(57)【要約】【課題】画像形成装置において転移バイアスを簡単に且つ正確に計測することができる計測方法を提供する。【解決手段】本発明は、トナー担持体からトナー担持体へバイアスによるトナー転移を行なうニップ部における前記転移バイアスを計測する計測方法であって、ニップ部内をプローブとなる観測用シート１０１を通過させると共に、該シートの電位を計測する。ここで前記ニップ部は、現像剤担持体６５から像担持体４０にトナーを転移する現像部、あるいは像担持体４０から中間転写体１０にトナーを転移する一次転写部、あるいは中間転写体１０から転写材にトナーを転移する二次転写部のうちの何れかのニップ部であり、該ニップ部を観測用シート１０１を通過させると共に、該シートの電位を表面電位計で計測することにより、現像バイアス、一次転写バイアス、二次転写バイアスのうちのいずれかを計測する。【選択図】図６
2006017953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の画像形成装置において、トナー担持体からトナー担持体へバイアスによるトナー転移を行なうニップ部における前記転移バイアスを計測する転移バイアス計測方法であって、
前記ニップ部内をプローブとなるシート状物体を通過させると共に、該シート状物体の電位を計測することを特徴とする転移バイアス計測方法。
【請求項２】
請求項１記載の転移バイアス計測方法において、
前記ニップ部は、現像剤担持体から像担持体にトナーを転移する現像部、あるいは像担持体から転写材または中間転写体にトナーを転移する一次転写部、あるいは中間転写体から転写材にトナーを転移する二次転写部のうちのいずれかのニップ部であり、該ニップ部内をプローブとなるシート状物体を通過させると共に、該シート状物体の電位を計測することにより、現像バイアス、一次転写バイアス、二次転写バイアスのうちのいずれかを計測することを特徴とする転移バイアス計測方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の転移バイアス計測方法において、
前記プローブとなるシート状物体として電極を有する観測用シートを用い、該観測用シートの電位を電位測定器を用いて計測することを特徴とする転移バイアス計測方法。
【請求項４】
請求項３記載の転移バイアス計測方法において、
前記電位測定器として表面電位計を用い、前記観測用シートの電位を表面電位計で非接触で計測することを特徴とする転移バイアス計測方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の転移バイアス計測方法において、
計測した電位の時間変動を記録し、該記録値を元に転移バイアスを決定することを特徴とする転移バイアス計測方法。
【請求項６】
請求項５記載の転移バイアス計測方法において、
前記電位測定器の応答性を制御することを特徴とする転移バイアス計測方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の転移バイアス計測方法に用いる計測装置であって、
プローブとなるシート状物体として用いられる電極を有する観測用シートと、該観測用シートの電位を計測する電位測定器とを備えたことを特徴とする転移バイアス計測装置。
【請求項８】
請求項７記載の転移バイアス計測装置において、
前記電位測定器として表面電位計を備え、前記電極を有する観測用シートをニップ内を通過させ、前記電極の電位を表面電位計で測定することを特徴とする転移バイアス計測装置。
【請求項９】
請求項８記載の転移バイアス計測装置において、
前記電極を観測用シートの２つの面に配置したことを特徴とする転移バイアス計測装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか一つに記載の転移バイアス計測装置において、
前記電極を有する観測用シートの基体は、厚みが０．０１〜０．３ｍｍ、クラーク剛度が１０〜１５０程度としたことを特徴とする転移バイアス計測装置。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか一つに記載の転移バイアス計測装置において、
前記観測用シートに設けられる電極は、可撓性の導電性フィルム材からなることを特徴とする転移バイアス計測装置。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれか一つに記載の転移バイアス計測装置において、
前記観測用シートが前記ニップ内を通過し終わるまではサンプリング周波数を下げ、通過直後ではサンプリング周波数を上げることを特徴とする転移バイアス計測装置。
【請求項１３】
請求項７乃至１２のいずれか一つに記載の転移バイアス計測装置において、
分離開始時の変動分を測定データとして取ることを特徴とする転移バイアス計測装置。
【請求項１４】
請求項７乃至１３のいずれか一つに記載の転移バイアス計測装置において、
前記観測用シートに設けられる電極は、該観測用シートの基体の搬送方向と直角となるように配置されることを特徴とする転移バイアス計測装置。
【請求項１５】
請求項７乃至１４のいずれか一つに記載の転移バイアス計測装置において、
前記観測用シートの基体の表面抵抗が、１０７〜１０１５Ω／□となることを特徴とする転移バイアス計測装置。
【請求項１６】
請求項７乃至１５のいずれか一つに記載の転移バイアス計測装置において、
前記観測用シートの電極を引き伸ばし、絶縁材で覆うことを特徴とする転移バイアス計測装置。
【請求項１７】
請求項７乃至１６のいずれか一つに記載の転移バイアス計測装置において、
前記観測用シートの電極の数を１表面につき複数とし、各電極の有効長を最大長にするレイアウトを取ることを特徴とする転移バイアス計測装置。
【請求項１８】
請求項７乃至１７のいずれか一つに記載の転移バイアス計測装置において、
前記観測用シートの電極にケーブルを接続し、該ケーブルを、シート搬送方向下流側へ延長することを特徴とする転移バイアス計測装置。
【請求項１９】
電子写真方式の画像形成装置において、トナー担持体からトナー担持体へバイアスによるトナー転移を行なうニップ部における前記転移バイアスを評価する転移バイアス評価方法であって、
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の転移バイアス計測方法を用いるか、あるいは請求項７乃至１８のいずれか一つに記載の転移バイアス計測装置を用い、前記ニップ部内をプローブとなる観測用シートを通過させると共に、該観測用シートの電位を計測し、該計測値を元にバイアス条件を評価することを特徴とする転移バイアス評価方法。
【請求項２０】
電子写真方式の画像形成装置において、トナー担持体からトナー担持体へバイアスによるトナー転移を行なうニップ部における前記転移バイアスを設定する転移バイアス設定方法であって、
請求項１９記載の転移バイアス評価方法を用い、バイアス条件の評価結果に基づいて転移バイアスを設定することを特徴とする転移バイアス設定方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の転移バイアス設定方法において、
一次転写部または二次転写部における転写ニップ出口での観測用シートの電位の計測値に基いて、計測電位値のピークを＋１ｋＶ以上にさせる転写条件を設定することを特徴とする転移バイアス設定方法。
【請求項２２】
請求項２１載の転移バイアス設定方法において、
前記転写ニップ内の画像面側電極の電位測定値を−３００〜３００Ｖに設定することを特徴とする転移バイアス設定方法。
【請求項２３】
請求項２２載の転移バイアス設定方法において、
前記転写ニップから出た直後の転写電位の測定自体を応答不能時間とした時間を持たせることを特徴とする転移バイアス設定方法。
【請求項２４】
請求項２０乃至２３のいずれか一つに記載の転移バイアス設定方法において、
電位変化の応答について、波形安定化の時間を、非接触電位計のスループットゲイン、もしくは計測器の非接触ギャップのギャップ量を調節することで、応答時間などを調節することを特徴とする転移バイアス設定方法。
【請求項２５】
電子写真方式の画像形成装置において、
トナー担持体からトナー担持体へバイアスによるトナー転移を行なうニップ部における前記転移バイアスを、請求項２０乃至２４のいずれか一つに記載の転移バイアス設定方法を用いて設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２６】
請求項２５記載の画像形成装置において、
並設された複数の像担持体と、各像担持体に色の異なるトナー画像を形成する画像形成手段と、各像担持体に形成された各色の画像が順次重ね合わせて一次転写される中間転写体と、該中間転写体上の画像を一括して転写材に二次転写する転写手段を備え、前記二次転写部における転写バイアスを、請求項２０乃至２４のいずれか一つに記載の転移バイアス設定方法を用いて設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２７】
請求項２６記載の画像形成装置において、
請求項７乃至１８のいずれか一つに記載の転移バイアス計測装置を用い、前記観測用シートを収納する手段と、該観測用シートを前記二次転写部に搬送して転写ニップ部を通過させる手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置において、トナー担持体からトナー担持体へバイアスによるトナー転移を行なうニップ部（現像ニップ部、一次転写ニップ部、二次転写ニップ部等）における前記転移バイアスを計測する転移バイアス計測方法及び計測装置、その計測方法、計測装置を用いた転移バイアス評価方法及び転移バイアス設定方法、その転移バイアス設定方法を用いた複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置における転写バイアス等の制御や計測、表面電位計測、除電等に関する技術としては、以下のようなものがある。
特許文献１（特開平１１−３０５５５９号公報）には、除電用の高電圧電源を必要とする除電器を使用せずに、中間転写体からの記録シートの剥離を安定して行えるようにすることを課題として、「内側転写ロールおよび外側転写部材を有するとともに、前記内側転写ロールおよび外側転写部材間に転写電圧が印加されたときに転写領域を通過する記録シート上に前記トナー像担持ベルト上のトナー像を転写する転写器と、前記転写領域通過後のトナー像担持ベルト内側に前記トナー像担持ベルトと非接触状態で前記トナー像担持ベルトに沿って配置された転写領域下流側の電界を調節する電界調節用導電性部材と、転写領域下流側において前記外側転写部材および内側転写ロール間に形成される電界を弱める電位を前記電界調節用導電性部材に付与する電界調節電位付与手段とを備えた画像形成装置」が記載されている。
【０００３】
特許文献２（特開平８−５６８９号公報）には、可撓性シート状部材の表面電位を計測するための非接触型の表面電位計測装置であって、簡単に精度よく表面電位を計測でき、安価に小型に製作できるものを提供することを課題として、「転写フィルムのようなシート状部材を間にして互いに対向配置される表面電位検出プローブ及び接地電極と、それらにより表面電位を計測される被計測部分を該対向プローブ及び接地電極に対し一定距離に設定するように張るために該対向プローブ及び接地電極の上流側及び下流側において該シート状部材を押圧張設する押圧張設部材とを備えた表面電位計測装置」が記載されている。
【０００４】
特許文献３（特開平８−１６０７８４号公報）には、安定した転写材保持力を備えた固体転写ドラムを有するカラー画像形成装置を提供することを課題として、「転写材の表面電位を検知する電位センサーを固体転写ドラムに対向して、転写ニップ部の転写ドラムの回転方向上流側に配置する。電位センサーの検知結果により感光ドラムと転写電極間に印加する転写バイアス電圧を制御する」ことが記載されている。
【０００５】
特許文献４（特開平１０−１６１４３６号公報）には、転写ドラムから分離した記録材が定着前に搬送ベルトに吸着されてジャム等の搬送不良が発生するのを防止することを課題として、「トナー像が転写された記録材を、分離除電器で除電し、分離爪で転写ドラムから分離し、搬送ベルトによって定着器に供給する」こと、「定着前の記録材に対するトナー像の付着力が安定していないと、定着時にトナー像が乱されるので、分離後、再帯電器によって記録材上のトナーを再帯電して記録材に対する付着力を安定させる」こと、「このとき帯電が過多になると、記録材が搬送ベルトに吸着されてジャムが発生するので、転写ドラムに対向配置した表面電位計によって記録材の電位を測定し、その結果に応じて、再帯電器の帯電電圧を制御する」ことが記載されている。
【０００６】
特許文献５（特開平８−８３００６号公報）には、電子写真方式の画像形成装置において、画像比率の違いや転写紙サイズの違いによって転写率が変化しないように転写手段への印加電流を制御し、不良画像の発生を防止することを課題として、「像担持体上に潜像を形成する手段と、像担持体上の潜像をトナーで現像し顕像化する現像手段と、像担持体に圧接する転写手段とを備え、像担持体と転写手段が圧接して形成されるニップ部を転写材が通過する際に一定電流を前記転写手段に印加して、像担持体上のトナー像を転写材に静電吸着させる画像形成装置において、画像比率を測定する手段を備え、画像比率の測定結果及び／又は転写紙のサイズに基づいて転写手段に印加する転写電流値を制御する構成とした」ことが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３０５５５９号公報
【特許文献２】特開平８−５６８９号公報
【特許文献３】特開平８−１６０７８４号公報
【特許文献４】特開平１０−１６１４３６号公報
【特許文献５】特開平８−８３００６号公報
【非特許文献１】中央電力研究所「高性能電界センサの開発と空間電界計測」1998年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、転写用紙等の被転写体の電気特性の変動はもちろん、被転写体の曲率、被転写体の表面粗さ、転写手段系（転写ローラなど）の抵抗変動・除電有無・レジストへの電流リークなどで、転写ニップ内または近傍の転写電界は変動する。例えば近い所にある近接物体により転写チリなどの異常画像が出ることもある。
【０００９】
従来、転写・除電の条件を設定する時は、実際の機械を環境室などの任意の環境に入れ、パラメータを変えつつ出力して、画像の品質が最善となる設定値に設定するのが一般的である（現物合せの方法である）。この方法は、多種多様な用紙や、多種の環境条件の評価が必要となり、また、それでも客先が未知の用紙を使う場合には保証ができない。これで画像不良が出力されれば、信用問題や無駄な出力による環境問題にも繋がる。
【００１０】
なぜ、転写・除電の諸条件の設定が困難なのか。これは、作像速度差、二次転写ニップの機種差、転写入口での密着度合いの差、剥離タイミングの差、除電の有無、転写ローラ寸法差などが機械毎に異なっているためである。
当然だがトナーの転移力は転写電界により与えられるので、転写電界は転写性の特性因子である。この転写電界を規格化できれば、多くの機種を跨いだ汎用規格値として非常に有益なものとなり、上記に上げた色々な不具合を解消できることになる。
【００１１】
さらに加えて、分離・除電器も調整が困難である。当然、これも放電による何らかの電荷付与が起きており、これが電界を変動させることになる。この最適位置を見つけ出すのは、転写と同様に時間がかかり、試作・評価にさらに多くの時間を想定しなければならない。
【００１２】
以上、転写用紙の転写・除電の最適化は評価期間の短縮を狙って、かつ高品質を維持する必要がある。バイアス設定による方法ではどんなに制御方式を高度化しても、この不良性の問題は残る。本来、転写・除電は非常に近くにあり、交互に作用するものである。ここでは、この２つについては共通の指標で捉える必要がある。
【００１３】
以上、転写の課題は対応紙種・対応環境などの転写性一般を改善するということである。この評価には、印加バイアスよりも、転写用紙表面（トナー転移先）と中間転写体（トナー転移元）の電界変化こそが重要であり、定量化の鍵には転写用紙表面部の電位（中間転写体の電位を基準としたもの）が必要である。これが一般化できれば、多くの機種の開発に並行して使うことができる。また、除電などもその影響を判定することができるようになる。注意すべきは、この電界が転写ニップ内や、ニップ直後でどう変動するかを定量化しなくてはならないことである。
【００１４】
従来の転写電界測定法は、電極を任意位置に配置し、被転写体を少しずつ動かしてバイアスを印加し、電位・電流を測定する方法や、転写前後での絶縁体・トナーなどの電荷・電位を計測して付与電荷を算出する方法などがある。しかし、これらは以下のような不具合がある。
【００１５】
誘電性の紙に対して、高速な搬送により電流が入る場合などに充電電流や補償電流が流れるが、これを実際に与えていないために、参考値にならざるをえない。特に中間転写ベルトに中抵抗素材を用いる昨今の機械では、難しくなる。
同方法では転写ニップ通過前または通過後の結果としての電荷の変動は測定できる。しかし、画像上の不良がよく発生する分離条件などでは、リアルタイムな変動形態自体が重要である。この点、転写の前後では、肝心な部分は除いた計測となってしまう。
【００１６】
一方、シミュレーション解析は、二次転写ニップではまだ困難である。これはＡＣ放電などの場合は交番するイオン流内の空間電荷の影響を確実に計算しなくてはならず、計算量が膨大になるからである。また一方で、材料抵抗の電界依存性・圧力依存性なども、二次転写の高圧力下・高電圧下での問題となり、これらの諸物理量・条件を簡素化してシミュレーションすると、現実とは異なりやすい。なお、仮にシミュレーションによる電界の算出ができても、これを観測する手段は先述の方法しかなく、確認が困難であった。
【００１７】
以上のことにより、転写電界による計測・規格化について検討するのは明らかに有益と思われる。
また、高抵抗紙における転写チリは、出口から出た後の転写電界の付与の仕方が関係する。対策技術の汎用化のためには、転写電界という基本特性因子なら技術共有化も容易である。同様に、除電器の設置でも紙電位特性を元に対策を行なえば、機種展開が可能となり有益である。
【００１８】
以上述べたように、電子写真方式の画像形成装置において、トナー転移を制御するためには、転移電界（転移バイアス）を確実に設定しなくてはならない。また、除電などの条件を決めるために転移電界（転移バイアス）の正確な測定が求められている。しかし、この電界を実測するには色々な制限がある。一方、シミュレーションは実機の諸条件を簡素化しているので信頼性にかけるという問題がある。
【００１９】
本発明は以上の点を鑑みてなされたものであり、電子写真方式の画像形成装置において、転移バイアスを簡単に且つ正確に計測することができる計測方法及び計測装置を提供することを課題とする。また、本発明は、その計測方法または計測装置を用いた転移バイアスの評価方法及び設定方法を提供することを課題とする。さらに、本発明は、その転移バイアスの評価方法や設定方法を用いた画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述の課題を解決するため、本発明では以下のような手段を採っている。
本発明の第１の手段は、電子写真方式の画像形成装置において、トナー担持体からトナー担持体へバイアスによるトナー転移を行なうニップ部における前記転移バイアスを計測する転移バイアス計測方法であって、前記ニップ部内をプローブとなるシート状物体を通過させると共に、該シート状物体の電位を計測することを特徴とする（請求項１）。
第２の手段は、第１の手段の転移バイアス計測方法において、前記ニップ部は、現像剤担持体から像担持体にトナーを転移する現像部、あるいは像担持体から転写材または中間転写体にトナーを転移する一次転写部、あるいは中間転写体から転写材にトナーを転移する二次転写部のうちのいずれかのニップ部であり、該ニップ部内をプローブとなるシート状物体を通過させると共に、該シート状物体の電位を計測することにより、現像バイアス、一次転写バイアス、二次転写バイアスのうちのいずれかを計測することを特徴とする（請求項２）。
【００２１】
第３の手段は、第１または第２の手段の転移バイアス計測方法において、前記プローブとなるシート状物体として電極を有する観測用シートを用い、該観測用シートの電位を電位測定器を用いて計測することを特徴とする（請求項３）。
第４の手段は、第３の手段の転移バイアス計測方法において、前記電位測定器として表面電位計を用い、前記観測用シートの電位を表面電位計で非接触で計測することを特徴とする（請求項４）。
第５の手段は、第１乃至第４のいずれか一つの手段の転移バイアス計測方法において、計測した電位の時間変動を記録し、該記録値を元に転移バイアスを決定することを特徴とする（請求項５）。
第６の手段は、第５の手段の転移バイアス計測方法において、前記電位測定器の応答性を制御することを特徴とする（請求項６）。
【００２２】
第７の手段は、第１乃至第６のいずれか一つの手段の転移バイアス計測方法に用いる計測装置であって、プローブとなるシート状物体として用いられる電極を有する観測用シートと、該観測用シートの電位を計測する電位測定器とを備えたことを特徴とする（請求項７）。
第８の手段は、第７の手段の転移バイアス計測装置において、前記電位測定器として表面電位計を備え、前記電極を有する観測用シートをニップ内を通過させ、前記電極の電位を表面電位計で測定することを特徴とする（請求項８）。
第９の手段は、第８の手段の転移バイアス計測装置において、前記電極を観測用シートの２つの面に配置したことを特徴とする（請求項９）。
第１０の手段は、第７乃至第９のいずれか一つの手段の転移バイアス計測装置において、前記電極を有する観測用シートの基体は、厚みが０．０１〜０．３ｍｍ、クラーク剛度が１０〜１５０程度としたことを特徴とする（請求項１０）。
第１１の手段は、第７乃至第１０のいずれか一つの手段に記載の転移バイアス計測装置において、前記観測用シートに設けられる電極は、可撓性の導電性フィルム材からなることを特徴とする（請求項１１）。
【００２３】
第１２の手段は、第７乃至第１１のいずれか一つの手段の転移バイアス計測装置において、前記観測用シートが前記ニップ内を通過し終わるまではサンプリング周波数を下げ、通過直後ではサンプリング周波数を上げることを特徴とする（請求項１２）。
第１３の手段は、第７乃至第１２のいずれか一つの手段の転移バイアス計測装置において、分離開始時の変動分を測定データとして取ることを特徴とする（請求項１３）。
第１４の手段は、第７乃至第１３のいずれか一つの手段の転移バイアス計測装置において、前記観測用シートに設けられる電極は、該観測用シートの基体の搬送方向と直角となるように配置されることを特徴とする（請求項１４）。
【００２４】
第１５の手段は、第７乃至第１４のいずれか一つの手段の転移バイアス計測装置において、前記観測用シートの基体の表面抵抗が、１０７〜１０１５Ω／□となることを特徴とする（請求項１５）。
第１６の手段は、第７乃至第１５のいずれか一つの手段の転移バイアス計測装置において、前記観測用シートの電極を引き伸ばし、絶縁材で覆うことを特徴とする（請求項１６）。
第１７の手段は、第７乃至第１６のいずれか一つの手段の転移バイアス計測装置において、前記観測用シートの電極の数を１表面につき複数とし、各電極の有効長を最大長にするレイアウトを取ることを特徴とする（請求項１７）。
第１８の手段は、第７乃至第１７のいずれか一つの手段の転移バイアス計測装置において、前記観測用シートの電極にケーブルを接続し、該ケーブルを、シート搬送方向下流側へ延長することを特徴とする（請求項１８）。
【００２５】
第１９の手段は、電子写真方式の画像形成装置において、トナー担持体からトナー担持体へバイアスによるトナー転移を行なうニップ部における前記転移バイアスを評価する転移バイアス評価方法であって、第１乃至第６のいずれか一つの手段の転移バイアス計測方法を用いるか、あるいは第７乃至第１８のいずれか一つの手段の転移バイアス計測装置を用い、前記ニップ部内をプローブとなる観測用シートを通過させると共に、該観測用シートの電位を計測し、該計測値を元にバイアス条件を評価することを特徴とする（請求項１９）。
【００２６】
第２０の手段は、電子写真方式の画像形成装置において、トナー担持体からトナー担持体へバイアスによるトナー転移を行なうニップ部における前記転移バイアスを設定する転移バイアス設定方法であって、第１９の手段の転移バイアス評価方法を用い、バイアス条件の評価結果に基づいて転移バイアスを設定することを特徴とする（請求項２０）。
第２１の手段は、第２０の手段の転移バイアス設定方法において、一次転写部または二次転写部における転写ニップ出口での観測用シートの電位の計測値に基いて、計測電位値のピークを＋１ｋＶ以上にさせる転写条件を設定することを特徴とする（請求項２１）。
第２２の手段は、第２１の手段の転移バイアス設定方法において、前記転写ニップ内の画像面側電極の電位測定値を−３００〜３００Ｖに設定することを特徴とする（請求項２２）。
第２３の手段は、第２２の手段の転移バイアス設定方法において、前記転写ニップから出た直後の転写電位の測定自体を応答不能時間とした時間を持たせることを特徴とする（請求項２３）。
第２４の手段は、第２０乃至第２３のいずれか一つの手段の転移バイアス設定方法において、電位変化の応答について、波形安定化の時間を、非接触電位計のスループットゲイン、もしくは計測器の非接触ギャップのギャップ量を調節することで、応答時間などを調節することを特徴とする（請求項２４）。
【００２７】
第２５の手段は、電子写真方式の画像形成装置において、トナー担持体からトナー担持体へバイアスによるトナー転移を行なうニップ部における前記転移バイアスを、第２０乃至第２４のいずれか一つの手段の転移バイアス設定方法を用いて設定することを特徴とする（請求項２５）。
第２６の手段は、第２５の手段の画像形成装置において、並設された複数の像担持体と、各像担持体に色の異なるトナー画像を形成する画像形成手段と、各像担持体に形成された各色の画像が順次重ね合わせて一次転写される中間転写体と、該中間転写体上の画像を一括して転写材に二次転写する転写手段を備え、前記二次転写部における転写バイアスを、第２０乃至第２４のいずれか一つの手段の転移バイアス設定方法を用いて設定することを特徴とする（請求項２６）。
第２７の手段は、第２６の手段の画像形成装置において、第７乃至第１８のいずれか一つの手段の転移バイアス計測装置を用い、前記観測用シートを収納する手段と、該観測用シートを前記二次転写部に搬送して転写ニップ部を通過させる手段を有することを特徴とする（請求項２７）。
【発明の効果】
【００２８】
以下、本発明の概要とその効果について説明する。
本発明に係る転移バイアス計測方法は、電子写真方式の画像形成装置において、トナー担持体からトナー担持体へバイアスによるトナー転移を行なうニップ部における前記転移バイアスを計測する方法であって、前記ニップ部内をプローブとなるシート状物体を通過させると共に、該シート状物体の電位を計測することを特徴とする。そして、本発明に係る転移バイアス評価方法では、シート状物体の電位の計測値を元にバイアス条件を定めることを特徴とする。そして、このような計測方法及び評価方法を用いることにより、画像形成装置の設計時に、前記計測方法によりニップ内電界をリアルタイムに測定し、バイアス条件を効率的に設定することができる。
【００２９】
本発明に係る転移バイアス計測方法においては、前記ニップ部は、現像剤担持体から像担持体にトナーを転移する現像部、あるいは像担持体から転写材または中間転写体にトナーを転移する一次転写部、あるいは中間転写体から転写材にトナーを転移する二次転写部のうちのいずれのニップ部であり、該ニップ部内をプローブとなるシート状物体を通過させると共に、該シート状物体の電位を計測することにより、現像バイアス、一次転写バイアス、二次転写バイアスのうちのいずれかを計測する。
【００３０】
ここで、二次転写部を中心に説明すると、本発明では、二次転写部位において、プローブとして転写用紙に相当するシート状の電位観測体（観測用シート）を用い、該観測用シートのニップ通過中の電位をリアルタイムに計測する。同シートにより最適なバイアス条件・最適レイアウト条件を求めておけば、別の機械・紙・環境下でも同電界の最適化が行なえるようになる。
これにより、転写条件（他除電などの条件）を効率よく設定が行なえ、さらにその設定値で長期間の画像品質などを保証でき、無駄な試験・実験を減らして廃トナー低減などの環境対応もできる。
【００３１】
さらに、本発明では機械設計時以外にも、以下のような効果が得られる。
（１）サービス保守メンテナンス作業者の作業性アップ
サービス保守メンテナンス作業者は多種の機械を取り扱う必要があるが、このような計測方法（装置）を用いれば各機固有な条件設定ではなく、汎用化されているため対応が容易となり、作業効率を改善することができる。
（２）高信頼機の場合
高信頼性機では、本発明における計測方法を自動化した設備を内蔵することにより、定期的に作動せしめるようにすれば、長期の品質問題のうち、バイアスなどの設定不良などによる部分を解決できる。
（３）エンドユーザの場合
本発明の計測方法（装置）を内蔵しエンドユーザが確認するようにすれば、サービス性も向上する。また、（２）と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
本発明は二次転写部以外に、現像部、一次転写部などの転移電界の観測が可能である。
例えば、一次転写部位において、一次転写ニップ部をシート状電位観測体が通過するようにしておき、通過中の該シートの電位を測定することで転移電界（転移バイアス）を計測、評価し、最適バイアス条件などを設定することができる。
また、現像部位において、現像ニップ部にシート状電位観測体が通過するようにしておき、通過中の該シートの電位を測定することにより、現像電界（現像バイアス）を計測、評価し、この結果に基づいて最適バイアス条件を設定することができる。トナーは本来帯電微紛体だが、ここでは誘電体の薄厚シートとして取り扱われて、仮想的なシート体としてみなすこともできる。
【００３３】
次に本発明に係る転移バイアス計測装置では、電極を有する観測用シートと、該観測用シートの電位を計測する電位測定器とを有することを特徴とする。
転移バイアス計測装置の構成は簡素なほど、計測は容易である。ここでは、プローブとして露出電極を持つシート状電位観測体（観測用シート→プローブシート）を、当該ニップに通常の速度で通過させ、その時の電界変動の情報を電位状態などで計測する（なお、電流を読み取っても良いが、この場合、転移システム自体の出力インピーダンスが低くなくてはならず、現実的ではない）。
観測用シートの電極はＴ字状またはΓ字状などの形状で設けられ、シート搬送方向に直角な所に幅のある電極を持ち、それを搬送方向下流側にケーブルの代用として延長する。このような電極を有する観測用シートは簡単に精度よく作ることができ、量産もしやすい。
【００３４】
ところで、トナー転移部で電界を計測する場合、バイアス部のインピーダンスは高く、通常の電位計の類では計測ができない。
そこで本発明では、観測用シートの電位を表面電位計で非接触で計測することを特徴とする。
例えば観測用シートの電位を導電体を利用して転写ニップ内より引き出して別電極に接続して同電位とし、この状態を表面電位計で非接触に計測する。これにより高入力抵抗・高耐圧・高速性も得られ、かつ転写環境に影響を与えにくく実際に画像出力などを行いながらの電界確認が可能となる。
【００３５】
本発明では、ニップ近傍の観測データでもって、適当な処理を行なってから、バイアスを調整する。しかし、分離時の電位は剥離放電などが生じるためにばらつきやすい。とはいえ、この剥離放電については、非常に重要なデータとなることがある。
そこで本発明では、計測した電位の時間変動を記録し、同記録値を元にバイアスを決定する。
例えば二次転写ニップ部内では電位状態は容易に計測できるが、分離時には大きく暴れる。このデータを統計的に処理をすることで、データからニップ内の電位状態や分離時の放電などの状態データを得ることができる。
【００３６】
計測時の注意としては、二次転写部では紙の分離があり、電極が剥離する時に大幅な電位変動があるので、計測器の入力部が故障するのを防ぐ必要がある。なお、これは二次転写などのように介在物が剥離／放電する場合に顕著になる。そこで本発明では、計測器の応答性を制御するようにした。
二次転写部位において、紙の分離時電位を測定すると、ニップ内と比べて大きい変動電位が発生する。同変動は計測器入力段に対して大きな負荷になり、時には故障を招く。
本発明の計測システムでは、測定対象となるシート上電位を導電体により別に引き出し、これと表面電位計のプローブとを対向させる。ここで、この対向面積や対向距離を適当に定めると、計測系としての感度・応答性が下がるので、これを利用する。具体的には対向面面積を少なく、かつギャップを広く取ることで、見かけ上の面積を小さくすれば良い。
【００３７】
次に本発明に係る計測装置において、特に重要なシート状物体（観測用シート）における電極の例を示す。現像・一次転写部などでは、金属シートをニップに入れれば、転写電界が変わってしまう。また、シートが厚過ぎる場合は不良、薄すぎる場合は分離できないで回り込み、作像システム側にダメージを与えてしまう例もある。
そこで本発明では、電極を表面に形成したシート状物体（観測用シート）を用いてニップ内を通過させ、該電極の電位を非接触電位計で測定する。
例えば本発明では、シート状物体（観測用シート）に電極を貼り付け、そこからケーブル（後述）で電位を引き出す形を選択したが、これが最も良く、測定部位への影響を最小限にすることができる。
【００３８】
ところで、二次転写部においては、観測用シートのオモテ面（表面）とウラ面（裏面）の電位を計測することにより、より有益な値を得ることができる。
そこで本発明では、電極をシート状物体のオモテ面とウラ面の２つの面に配置したことを特徴とする。これにより、オモテ面・ウラ面の２箇所を同時に測定することができ、転写ニップ内でのシートのオモテ面・ウラ面間の電位差を測定することにより、ニップ内電界を測定することができる。
また、転写ニップ排出後の分離時のシートの帯電状態を把握することができる。すなわち、ニップ排出と安定化後に、シートのオモテ面とウラ面間の電位差を測定することで、シートの残留電位を把握することができる。
なお、観測用シートにＴ字状電極を用いる場合は、互いに表裏をなすように貼り付けられる。また、電極としては、搬送方向に直角の方向に剥き出し部を設け、搬送方向と同じ方向の電極部は絶縁テープで保護される。
【００３９】
次に計測装置のプローブ部（観測用シート）の基体の剛性について規定する。計測プローブとして用いる観測用シートの基体の材質は、紙の普通の状態と同剛性・同厚みが望ましい。
より具体的は、電極を設置される観測用シートの基体は、厚みが０．０１〜０．３ｍｍ、クラーク剛度が１０〜１５０程度とすることが望ましい。
これは画像形成装置の機内の軟性部品の保護以外に、硬い基体では分離のタイミングが早くなることがあり、また柔らかい場合は分離不良になる危険性があるためである。また、現像部位に使う場合は、トナー同様に薄い方が望ましく、数十μｍとしたいが、薄くしすぎると取り扱いが難しくなる。従って、上記の厚みが手ごろとなる。
【００４０】
次に計測装置のプローブ部（観測用シート）の電極材の剛性について規定する。通常、電極と言えば、銅箔テープや蒸着アルミなど、もしくは金属材などがあるが、前者は使用中にクラックが生じやすく、後者は頑丈すぎて敏感な部分の計測には向かない。
そこで本発明では、観測用シートの電極を、可撓性の導電性フィルム材で構成する。
すなわち、観測用シートの基体上の電極は、柔らかくて薄い必要があるため、ここでは、導電性布テープや導電性フィルム材を使用するが、これにより長期の信頼性を得ることができる。しかし、導電性布テープは長期間使うとほぐれが発生するという心配があるので、導電性フィルムの方が好ましく、導電性フィルムでは十分な性能を長時間保持することができた。
【００４１】
本発明に係る計測装置では、計測時間を規定している。すなわち、放電作用の確認のためには、サンプリング周波数は高速が良い。一般に１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の帯域を確認し、数ＭＨｚの計測をした波形を見るなどの研究が行なわれている。これは、計測量が多くなりすぎるため、今回のような計測システムには不向きである。
そこで本発明では、観測用シートがニップ内を通過し終わるまではサンプリング周波数を下げ、通過直後ではサンプリング周波数を上げるようにする。
ニップ内に電極がある場合、これは電気的には２つの抵抗体・または誘電体に収まっている状態であり、シートはその抵抗か容量により、安定した電位が計測できる（オモテ面とウラ面には電位差がある）。よって、ニップから出る直前までの間は、高速サンプリングは不要とする。
しかし、ニップから分離以降は、電位の変動が大きくなる。立ち上がりも早く、高速な計測が必要である。今回は２段階のサンプリングを行なうことにより、長時間・高速にデータを残すことができる。
【００４２】
ところで、前記観測用シートの通過時、フロート化した途端に大電位変動が観測される。この大電位変動は１０ｋＶ以上の正負変動を持つが、後述の分離・放電による部分や測定器の入力部の電気特性などの影響を受けやすいようであった。そこで、より汎用的な特性因子を探した。ここでは、観測用シートが分離する時の（＋）電位の上限値が、比較的計測環境の影響を受けず、その後の転写品質に重要であることが判った。
この電位変動は、
１．所持電荷と周囲への被転写体の保持電荷が剥離時に静電容量の急激な減少に応じて、電位が上がる（主現象）、
２．ギャップを持つ２物体間の電位が放電開始電圧より高くなると、放電が発生して、電荷が移動する（パッシェン法則）、
の理由から生じる。分離時の僅かなタイミングの差も大きく及ぼすため、このままデータとして使用するのは困難である。よって、ここでは分離開始時のみに限った電位上昇値のみ取り上げる。これにより転写・除電条件の最適化を行なうことができる。
【００４３】
本発明に係る計測装置では、プローブとして用いる観測用シートの電極の構成の仕方や、電極の形を工夫することで、データの信頼性を増すことができる。
そこで本発明では、観測用シートの電極は基体の搬送方向と直角となるように構成する。例えば、観測用シートの電極は、Ｔ字型電極やΓ（ガンマ）字型電極とするのが良い。このような形状とすることにより、ニップに入るタイミングもつかみやすいし、同じタイミングで横面全面での影響を平均化するため有効である。
【００４４】
本発明に係る計測装置おいて、通常の紙を観測用シートの基体とすると、環境湿度の影響をまともに受け、抵抗が上下に大きく振れる。これは相当な不具合となり、計測ができなくなる。
そこで本発明では、観測用シートの基体の表面抵抗が１０７〜１０１５Ω／□となるようにしている。
上記より、高抵抗側のシートが必要となる（低抵抗側では電位は０となる）。なお、現像部位などについては、トナーが相手に入る所であり、シート材の抵抗だけでなく、誘電率も確認する必要がある。これらは、材質を選ぶことにより達成することができる。
【００４５】
本発明に係る計測装置では、電極の露出面により、計測装置への電気的ノイズが入りやすいので、ノイズ低減を行なうことが必要である。そこで本発明では、観測用シートの電極を引き伸ばし、絶縁材で覆うようにしている。
電極はＴ字型あるいはΓ（ガンマ）字型とし、同電極付きシートは上下に搬送されると仮定する。ここで、上下の方向の長い線は本来絶縁されなくてはならない。この縦線部はフッ素樹脂などの高絶縁材での被覆を要する。さらに、同線にはテフロン（登録商標）などの高絶縁材の静電容量を介して電荷が混入することがある。
以上、測定の信頼性を上げるために、ＳＮ比（信号・ノイズ比）を上げるために、本来の計測電極は十分に大きくし、これに対して上下縦線に当たるケーブル部は細くして使えば、ノイズ分を減らすことができる。
【００４６】
本発明に係る計測装置において、観測用シートの１つの表面に電極を複数置く場合の電極形状については、各電極のレイアウトにおいて静電容量を大きく取るようにする。
例えば、観測用シートの電極の数が１表面につき複数となった場合には、各電極のレイアウトを静電容量が最大限になるようにする。
【００４７】
次に本発明に係る転移バイアス評価方法及び設定方法による転写条件の設定について述べる。
高抵抗紙を二次転写させる場合、分離時にある種の紙では転写チリが発生し、ある紙では発生しないなどということがよく見られた。従来の対策は除電条件の見直しが主であるが、他要因が複雑に絡むためトライ＆エラーが必要となり、例えば１０℃、１５％ＲＨの低温・低湿環境などで除電器の設置レイアウトを紙毎に確認するのが常であった。このように、分離時の電位測定結果から、除電関連の諸因子の最適化が可能になる。
そこで本発明では、観測用シートの転写ニップ出口での電位の計測値において、ピークを＋１ｋＶ以上にさせる最適な転写条件を設定する。
このように、本発明の計測方法や評価方法を用いることにより、全く開発期間を短縮化できる。これは開発エネルギーの削減であり、特に環境室などという数ｋＷの特殊設備を使う必要が無くなるからである。また、紙種も多く評価する必要もなくなるため、紙製造に対する環境性も改善される。
【００４８】
さらに本発明によれば、転写ニップ内でどの程度の電位を生じさせる転写バイアスが最適か、汎用的な指標を得ることができる。例えば、引力型転写装置を使った後述の実施例の装置では、０．１ｍｍ厚の観測用シートを用いた場合、画像面に０〜３００Ｖを生じさせた時の転写バイアスが最適となる。一方で、図示はしていないが斥力型転写装置では、−３００〜０Ｖを生じさせた時の転写バイアスが最適となる。この時の転写電界はほぼ空気中の絶縁破壊電圧と同オーダとなる。
なお、ここで、引力型転写装置とは、（−）トナーを転移させる際、転移先に（＋）電荷源をおいて、トナーを引っ張る、通常の転写方法である。一方、斥力型転写装置とは、転移先に（−）電荷源をおいて、トナーに斥力を与える転写方法であって、最近の色々な装置に使われるようになった。
【００４９】
本発明に係る転移バイアス設定方法においては、転写ニップから出た直後の転写電位の測定自体を応答不能時間とした時間を持たせている。
分離動作が除電ＡＣなどの元で行なわれる場合、電位を計測するとＡＣ電圧により大きく変動する。同電位変動の原因は、（１）転写紙の分離、（２）除電によるＡＣ放電、（３）電位計の自らのその誘導電位となる。ここでは（３）の誘導電位の落ち着くまでの期間を不応答期間とする。これは電位計の変動→安定までの期間であり、各計測器メーカ・型番により変わるものである。なお、除電がＤＣバイアスのみで駆動される低コスト機では、この不応答期間は少なくて済む。
【００５０】
本発明に係る転移バイアス設定方法においては、電位変化の応答について、波形安定化の時間を、非接触電位計のスループットゲイン、もしくは計測器の非接触ギャップのギャップ量を調節することで、応答時間などを調節する。
このように応答時間を調節して、計測系自体の過渡応答を抑えることにより、より安定した測定を行なうことができる。
【００５１】
本発明に係る画像形成装置においては、以上に説明した計測方法または計測装置を用いた転移バイアス設定方法により転移バイアスの設定を行なうので、現像バイアス、一次転写バイアス、二次転写バイアス等の設定を良好に行なうことができる。
また、前記計測方法または計測装置は、複数の像担持体と中間転写体を備えたタンデム型の画像形成装置に好適に利用でき、特に二次転写部での電位計測に最適である。さらにこの場合には、計測の自動化も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。
今日、電子写真方式の画像形成装置では、市場からの要求にともない、カラー複写機やカラープリンタなど、カラーのものが多くなってきている。
カラー画像形成装置には、１つの像担持体（例えば感光体）のまわりに複数色の現像装置を備え、それらの現像装置でトナーを付着して感光体上に合成トナー画像を形成し、そのトナー画像を転写してシートにカラー画像を記録する、いわゆるリボルバ型のものと、並べて備える複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次転写してシートに合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型のものとがある。
【００５３】
リボルバ型とタンデム型とを比較すると、前者には感光体が１つであるから、比較的小型化でき、コストも低減できる利点はあるものの、１つの感光体を用いて複数回（通常４回）画像形成を繰り返してフルカラー画像を形成するから、画像形成の高速化には限界がある欠点があり、後者には、逆に大型化し、コスト高となる欠点はあるものの、画像形成の高速化が可能である利点がある。
しかし、最近は、フルカラーもモノクロ並みのスピードが望まれることから、タンデム型の方が注目されてきている。
【００５４】
タンデム型の画像形成装置には、各感光体上の画像を転写装置により、シート搬送ベルトで搬送するシートに順次転写する直接転写方式のものと、各感光体上の画像を１次転写装置によりいったん中間転写体に順次転写した後、その中間転写体上の画像を２次転写装置によりシートに一括転写する間接転写方式のものとがある。
【００５５】
直接転写方式のものと間接転写方式のものとを比較すると、前者は、感光体を並べたタンデム型画像形成装置の上流側に給紙装置を、下流側に定着装置を配置しなければならず、大型化する欠点がある。これに対し、後者は、２次転写位置を比較的自由に設置することができるから、給紙装置および定着装置をタンデム型画像形成装置と重ねて配置することができ、小型化が可能となる利点がある。
【００５６】
また、前者は、大型化しないように定着装置をタンデム型画像形成装置に接近して配置することとなるから、シートが撓むことができる十分な余裕をもって定着装置を配置することができず、シートの先端が定着装置に進入するときの衝撃とか定着装置を通過するときのシート搬送速度差とかで、定着装置が後端側の画像形成に影響を及ぼす欠点がある。これに対し、後者は、シートが撓むことができる十分な余裕をもって定着装置を配置することができるから、定着装置がほとんど画像形成に影響を及ぼさないようにすることができる。
【００５７】
このようなことから、最近は、タンデム型画像形成装置の中の、特に間接転写方式のものが注目されてきている。
そして、この種のカラー画像形成装置では、１次転写後に感光体上に残留する転写残トナーを、感光体クリーニング装置で除去して感光体表面をクリーニングし、再度の画像形成に備えていた。また、２次転写後に中間転写体上に残留する転写残トナーを、中間転写体クリーニング装置で除去して中間転写体表面をクリーニングし、再度の画像転写に備えていた。
【００５８】
以下、図面を参照しつつタンデム型画像形成装置の一実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すものであり、タンデム型で間接転写方式のカラー複写機の概略構成図である。
図中符号１００は複写機本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。
【００５９】
複写機本体１００には、中央に、無端ベルト状の中間転写体１０を設ける。中間転写体１０は、図２に示すように、単層のポリイミド材をベースに作られた一層ベルトである。
そして、図１に示すとおり、図示例では３つの支持ローラ１４，１５，１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。
この図示例では、３つのうち第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７を設ける。
また、３つのうちの第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の４つの画像形成手段１８を横に並べて配置してタンデム画像形成装置２０を構成する（なお、各符号に付けたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂは上記の色に対応することを表している）。
そのタンデム画像形成装置２０の上には、図１に示すように、さらに露光装置２１を設ける。
【００６０】
一方、中間転写体１０を挟んでタンデム画像形成装置２０と反対の側には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写体１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写体１０上の画像を転写用紙（シート）に転写する。
また、２次転写装置２２の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。
【００６１】
上述した２次転写装置２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。なお、２次転写装置２２としては、２次転写ベルト２４に代えて2次転写ローラを用いてもよい。また、２次転写装置２２としては、非接触のチャージャを配置してもよいが、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
なお、図示例では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成装置２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を備える。
【００６２】
さて、いまこのカラー複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動して後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００６３】
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４，１５，１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。
【００６４】
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
そして、中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。
【００６５】
画像転写後のシートは、２次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
一方、画像転写後の中間転写体１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置２０による再度の画像形成に備える。
【００６６】
ここで、レジストローラ４９には、導電性ゴムローラを用い、バイアスを印加する。直径はφ１８ｍｍで、表面を１ｍｍ厚みの導電性ＮＢＲゴムとする。電気抵抗はゴム材の体積抵抗で１０Ｅ９Ωｃｍ程度であり、印加電圧はトナーを転写する側（表側）には−８５０Ｖ程度の電圧が印加されている。
紙裏面側は＋２００Ｖ程度の電圧が印加されているが、特に裏面の紙粉転写を考慮する必要が少ない場合にはアースになっていても良い。また、印加電圧として、ＤＣバイアスが印加されているが、これはＤＣオフセット成分を持ったＡＣ電圧でも良い。
ＡＣ重畳ＤＣバイアスの方が紙表面を均一に帯電することができる。レジストローラ４９を通過した後の紙表面は若干マイナス側に帯電している。よって、中間転写体１０からシートへの転写では、レジストローラ４９に電圧を印加しなかった場合に比べて転写条件が変わる場合があるので注意が必要である。
【００６７】
さて、上述したタンデム画像形成装置２０において、個々の画像形成手段１８は、詳しくは、例えば図３に示すように、ドラム状の感光体４０のまわりに、帯電装置６０、現像装置６１、１次転写装置６２、感光体クリーニング装置６３、除電装置６４などを備えてなる。感光体４０は、図示例では、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光材を塗布し、感光層を形成したドラム状であるが、無端ベルト状であってもよい。
図示省略するが、少なくとも感光体４０を設け、画像形成手段１８を構成する部分の全部または一部でプロセスカートリッジを形成し、複写機本体１００に対して一括して着脱自在としてメンテナンス性を向上するようにしてもよい。
【００６８】
画像形成手段１８を構成する部分のうち、帯電装置６０は、図示例ではローラ状につくり、感光体４０に接触して電圧を印加することによりその感光体４０の帯電を行う。
現像装置６１は、一成分現像剤を使用してもよいが、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用する。そして、その二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブ６５に付着する攪拌部６６と、その現像スリーブ６５に付着した二成分現像剤のうちのトナーを感光体４０に転移する現像部６７とで構成し、その現像部６７より攪拌部６６を低い位置とする。
攪拌部６６には、平行な２本のスクリュ６８を設ける。２本のスクリュ６８の間は、両端部を除いて仕切り板６９で仕切る（図４参照）。また、現像ケース７０にトナー濃度センサ７１を取り付ける。
【００６９】
一方、現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して感光体４０と対向して現像スリーブ６５を設けるとともに、その現像スリーブ６５内にマグネット７２を固定して設ける。また、その現像スリーブ６５に先端を接近してドクタブレード７３を設ける。図示例では、ドクタブレード７３と現像スリーブ６５間の最接近部における間隔は、５００μｍに設定してある。
そして、２成分現像剤を２本のスクリュ６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネット７２により汲み上げて保持し、現像スリーブ６５上に磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブ６５の回転とともに、ドクタブレード７３によって適正な量に穂切りする。切り落とされた現像剤は、攪拌部６６に戻される。
【００７０】
他方、現像スリーブ６５上の現像剤のうちトナーは、現像スリーブ６５に印加する現像バイアス電圧により感光体４０に転移してその感光体４０上の静電潜像を可視像化する。可視像化後、現像スリーブ６５上に残った現像剤は、マグネット７２の磁力がないところで現像スリーブ６５から離れて攪拌部６６に戻る。この繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１で検知して攪拌部６６にトナー補給する。
【００７１】
ちなみに、図示例では、感光体４０の線速を２００ｍｍ／ｓ、現像スリーブ６５の線速を２４０ｍｍ／ｓとしている。感光体４０の直径をφ５０ｍｍ、現像スリーブ６５の直径をφ１８ｍｍとして、現像行程が行われる。現像スリーブ６５上のトナー帯電量は、−１０〜−３０μＣ／ｇの範囲である。感光体４０と現像スリーブ６５の間隙である現像ギャップＧＰは、従来の０．８ｍｍから０．４ｍｍの範囲で設定でき、値を小さくすることで現像効率の向上を図ることが可能である。
【００７２】
感光体４０の厚みを３０μｍとし、光学系のビームスポット径を５０×６０μｍ、光量を０．４７ｍＷとしている。また、感光体４０の帯電（露光前）電位Ｖ０を−７００Ｖ、露光後電位ＶＬを−１２０Ｖとして現像バイアス電圧を−４７０Ｖすなわち現像ポテンシャル３５０Ｖとして現像工程が行われるものである。
【００７３】
次に、１次転写装置６２は、ローラ状とし、中間転写体１０を挟んで感光体４０に押し当てて設ける。別に、ローラ状に限らず、ブラシまたは非接触のコロナチャージャなどであってもよい。
【００７４】
感光体クリーニング装置６３は、先端を感光体４０に押し当てて、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を備えるとともに、外周を感光体４０に接触して導電性のファーブラシ７６を矢示方向に回転自在に備える。また、ファーブラシ７６にバイアスを印加する金属製電界ローラ７７を矢示方向に回転自在に備え、その電界ローラ７７にスクレーパ７８の先端を押し当てる。さらに、除去したトナーを回収する回収スクリュ７９を設ける。
【００７５】
そして、感光体４０に対してカウンタ方向に回転するファーブラシ７６で、感光体４０上の残留トナーを除去する。ファーブラシ７６に付着したトナーは、ファーブラシ７６に対して接触してカウンタ方向に回転する電界ローラ７７でバイアスを印加して取り除く。電界ローラ７７は、スクレーパ７８でクリーニングする。感光体クリーニング装置６３で回収したトナーは、回収スクリュ７９で感光体クリーニング装置６３の片側に寄せ、詳しくは後述するトナーリサイクル装置８０で現像装置６１へと戻して再利用する。
除電装置６４は、例えばランプであり、光を照射して感光体４０の表面電位を初期化する。
【００７６】
そして、感光体４０の回転とともに、まず帯電装置６０で感光体４０の表面を一様に帯電し、次いでスキャナ３００の読取り内容に応じて上述した露光装置２１からレーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌを照射して感光体４０上に静電潜像を形成する。
その後、現像装置６１によりトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、その可視像を１次転写装置６２で中間転写体１０上に転写する。画像転写後の感光体４０の表面は、感光体クリーニング装置６３で残留トナーを除去して清掃し、除電装置６４で除電して再度の画像形成に備える。
【００７７】
図２は、図１に示すカラー複写機の要部拡大図である。同図においては、タンデム型画像形成装置２０の各画像形成手段１８、その画像形成手段１８の各感光体４０、各現像装置６１、各感光体クリーニング装置６３、および各画像形成手段１８の感光体４０にそれぞれ対向して設ける各１次転写装置６２の各符号の後に、それぞれブラックの場合はＢを、イエロの場合はＹを、マゼンタの場合はＭを、シアンの場合はＣを付して示している。
なお、図１〜３では図示を省略するが、各１次転写装置６２間において、中間転写体１０のベース層側に接触して導電性ローラを設けてもよい。この導電性ローラは、転写時に各１次転写装置６２により印加するバイアスが、中抵抗のベース層を介して隣りの各画像形成手段１８に流れ込むことを阻止するものである。
【００７８】
次に、図４および図５には、トナーリサイクル装置８０を示す。図４、図５に示すとおり、感光体クリーニング装置６３の回収スクリュ７９には、一端に、ピン８１を有するローラ部８２を設ける。そして、そのローラ部８２に、トナーリサイクル装置８０のベルト状回収トナー搬送部材８３の一側を掛け、その回収トナー搬送部材８３の長孔８４にピン８１を入れる。回収トナー搬送部材８３の外周には一定間隔置きに羽根８５を設けてなり、その他側は、回転軸８６のローラ部８７に掛ける。
【００７９】
回収トナー搬送部材８３は、回転軸８６とともに、図４に示す搬送路ケース８８内に入れる。搬送路ケース８８は、カートリッジケース８９と一体につくり、その現像装置６１側の端部に、現像装置６１の前述した２本のスクリュ６８の１本を入れてなる。
そして、外部から駆動力を伝達して回収スクリュ７９を回転するとともに、回収トナー搬送部材８３を回転搬送し、感光体クリーニング装置６３で回収したトナーを搬送路ケース８８内を通して現像装置６１へと搬送し、スクリュ６８の回転で現像装置６１内に入れる。その後、上述したとおり、２本のスクリュ６８ですでに現像装置６１内にある現像剤とともに攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給してドクタブレード７３により穂切りして後、感光体４０に転移してその感光体４０上の潜像を現像する。
【００８０】
トナーは、ポリエステル、ポリオール、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）、色剤を混合し、その周りにシリカ、酸化チタン等の物質を外添することでその帯電特性、流動性を高めている。添加剤の粒径は、通常、０．１〜１．５[μｍ]の範囲である。色剤は、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、キナクリドン、カーミン等を上げることができる。帯電極性は、図示例では負帯電である。
トナーは、ワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類の添加剤を外添しているものも使用することができる。ここまでの説明で、トナーは、粉砕法で作成されたものであるが、重合法等で作成したものも使用可能である。一般に重合法、加熱法等で作成されたトナーは、形状係数を９０％以上に形成することが可能で、さらに形状による添加剤の被覆率も極めて高くなる。
【００８１】
ここで、形状係数は、本来ならば球形度となって、「粒子と同体積の球の表面積／実粒子の表面積＊１００％」で定義されるが、測定がかなり困難になるので、円形度で算出する。その定義は、「粒子と同じ投影面積を持つ円の周長／実粒子の投影輪郭長さ＊１００％」とする。そうすると、投影された円が真円に近づくほど、１００％に近づくことになる。トナーの体積平均粒径の範囲は、３〜１２μｍが好適である。図示例では、６μｍとし、１２００ｄｐｉ以上の高解像度の画像にも十分対応することが可能である。
【００８２】
磁性粒子（磁性キャリア）は、金属または樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものである。粒径は、２０〜５０μｍの範囲が良好である。また、抵抗は、ダイナミック抵抗で１０４〜１０６Ωの範囲が最適である。ただし、測定方法は、磁石を内包したローラ（φ２０ｍｍ；６００ＲＰＭ）に坦持して、幅６５ｍｍ、長さ１ｍｍの面積の電極をギャップ０．９ｍｍで当接させ、耐圧上限レベル（高抵抗シリコンコートキャリアでは４００Ｖから鉄粉キャリアでは数Ｖ）の印加電圧を印加した時の測定値である。
【００８３】
現像スリーブ６５は、非磁性の回転可能なスリーブ状の形状を持ち、内部には複数のマグネット（または複数の磁極を着磁したマグネット）７２を配設している。マグネット７２は、固定されているために現像剤が所定の場所を通過するときに磁力を作用させられるようになっている。図示例では、現像スリーブ６５の直径をφ１８ｍｍとし、表面はサンドブラストまたは１〜数ｍｍの深さを有する複数の溝を形成する処理を行い、表面粗さが１０〜３０μｍＲＺの範囲に入るようにあらしている。
【００８４】
マグネット７２は、ドクタブレード７３の箇所から現像スリーブ６５の回転方向にＮ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｓ３の５磁極を有する。マグネット７２で形成された（トナー＋磁性粒子）は、現像剤として現像スリーブ６５上に坦持され、トナーは、磁性粒子と混合されることで規定の帯電量を得る。図示例では、−１０〜−３０[μＣ／ｇ]の範囲が好適である。現像スリーブ６５は、現像剤の磁気ブラシを形成した、マグネット７２のＳ１側の領域に、感光体４０に対向して配設されている。
【００８５】
ところで、中間転写体クリーニング装置１７としては、ブレードやファーブラシ等が用いられるが、さらにクリーニング性を向上するために、例えばクリーニング部材として２つのファーブラシ（図示を省略する）を設けるとよい。そして、２つのファーブラシには、直径φ２０ｍｍで、アクリルカーボン、６．２５Ｄ／Ｆ、１０万本／inch２、Ｅ＋７Ωのものを使用し、中間転写体１０に対して接触してカウンタ方向に回転するように設ける。そして、それぞれのファーブラシには、不図示の電源から各々異なる極性のバイアスを印加する。
また、そのようなファーブラシには、それぞれ金属ローラを接触して順方向に回転するように設ける。そして、この例では、中間転写体１０の回転方向上流側の金属ローラに不図示の電源から（−）電圧を印加し、下流側の金属ローラに不図示の電源から（＋）電圧を印加する。それらの金属ローラには、それぞれブレードの先端を押し当てる。
【００８６】
そして、中間転写体１０の矢示方向への回転とともに、はじめ上流側のファーブラシを用いて例えば（−）のバイアスを印加して中間転写体１０表面のクリーニングを行う。仮に、金属ローラに−７００Ｖ印加すると、ファーブラシは−４００Ｖとなり、中間転写体１０上の（＋）トナーをファーブラシ側に転移する。除去したトナーをさらに電位差によりファーブラシから金属ローラに転移し、ブレードにより掻き落とす。
【００８７】
さて、上流側のファーブラシで中間転写体１０上のトナーを除去するが、中間転写体１０上にはまだ多くのトナーが残っている。それらのトナーは、ファーブラシに印加される（−）のバイアスにより、（−）に帯電される。これは、電荷注入または放電により帯電されるものと考えられる。しかし、次いで下流側のファーブラシを用いて今度は（＋）のバイアスを印加してクリーニングを行うことにより、それらのトナーを除去することができる。除去したトナーは、電位差によりファーブラシから金属ローラに転移し、ブレードにより掻き落とす。そして、ブレードで掻き落としたトナーは、不図示のタンクに回収する。
【００８８】
さて、ファーブラシでクリーニング後は、ほとんどのトナーが除去されるが、中間転写体１０上にはまだ少しのトナーが残っている。それらのトナーは、ファーブラシに印加される（＋）のバイアスにより、（＋）に帯電される。しかし、２つのファーブラシで除去できずに中間転写体１０上にトナーが残ったときにも、ブラックの１次転写位置で感光体４０Ｂ側に逆転写して感光体クリーニング装置６３Ｂで回収することができる。
【００８９】
以上、タンデム型で間接転写方式のカラー画像形成装置の一実施形態を説明したが、本発明に係る転移バイアス計測方法及び計測装置、転移バイアス評価方法、転移バイアス設定方法は、以上のような構成の画像形成装置に適用するのに最適である。以下、具体的な実施例を説明する。
【実施例】
【００９０】
まず、本発明に係る転移バイアス計測方法及び装置と、それを用いた転移バイアス評価方法及び設定方法の基本について説明する。
電子写真方式の画像形成装置では、現像、転写などのトナー転移部分で多くの画像品質不良が発生することがある。例えば現像不良、転写不良、異常画像などである。これらを改善するためには、転移状況を実際に確認する必要がある。
【００９１】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に本発明に関係する画像形成装置の部分を説明する。図６（ａ）は二次転写ニップ部、図６（ｂ）は一次転写ニップ部、図６（ｃ）は現像ニップ部での電位測定をそれぞれ図示している。ここで、各構成部材の符号は図１〜５に示した構成の画像形成装置に対応している。但し、ここでは二次転写装置は転写ローラ２２Ａとしている。
これらのニップ部では、例えば近傍のローラ部材に転移バイアスを与えており、同バイアスはトナー転移電界のエネルギー源となる。従来はこのエネルギー量を設定することが多かった。本発明では転移電界（転移バイアス）に焦点をあて、同電界を測定したいと考えた。新規な点としては、実際にニップ内に計測用プローブとなるシート状部材（観測用シート）１０１を直接挿入することで転移電界（転移バイアス）に関係するデータをリアルタイムに取得する点である。
【００９２】
まず、図７に計測用プローブの一例としてポッケルスセンサを用いた計測装置の例を上げる。この計測装置は、ポッケルス素子１４０、光ファイバ１４１，１４２、基体シート１４３、混合用プリズム１４５、偏光投光器１４６、偏光受光器１４７で構成されている。ここで、ポッケルス素子１４０は光ＰＴ（optical potential transformer）の素材をシート状に形成し、それを基体シート１４３のシート内、またはシートの表面に貼り付けて、光ファイバー１４１，１４２を接続する。このシートを画像形成装置の前記ニップ部内に挿入する。図８に示すように、ポッケルス素子は外部から電界が加わると物質の屈折率が変化するポッケルス効果を用いているため、電界は光学屈折率の差として計測できる。また、一例として、非特許文献１（中央電力研究所「高性能電界センサの開発と空間電界計測」1998年）には、高圧下で電界センサの使用を研究した例が報告されている。
【００９３】
ただし、図７のようなポッケルス素子を用いたシート片や、折れにくい光ファイバは実現性については不明であるが、おそらくコストや加工性が悪く、圧力下での耐久性がどれも低いと考えられる。従って本発明では、別の方法により電界に関する計測を行なう計測方法及び計測装置を提案する。
【００９４】
図９に本発明に係る観測用シートを用いて計測を行なう場合の二次転写部の一例を示す。図９ではシート基材のオモテ面及びウラ面に電極を設けた観測用シート１０１を用いるものであり、図中のＶa1〜Ｖa4，Ｖb1〜Ｖb4は夫々観測用シート１０１上の電位状態を得るための電極と仮定する。なお、下側のローラは２次転写ローラ２２Ａを、上側は中間転写ベルト１０と対向ローラ１６を示す。
ここでは、２次転写ローラ２２Ａにプラス（＋）の転写バイアスが印加され、対向ローラ１６が接地されているので、転移電界Ｅがシート１０１の背面（ウラ面）側から画像面を通して発生している。この電位はＶa1とＶb1の差分として発生する。シート１０１が高抵抗であるため、画像面と背面にＶa1、Ｖb1の電位が生じ、その電位差Ｄは、
Ｄ＝（Ｖa1−Ｖb1）／ｔ
である。ここでｔはシート１０１の厚みであり、空間電界ＥはＥ＝Ｄ／εとなる。
この空間電界Ｅはトナーを転移させる電界である（リークが無い場合）。ここでは電位差を確認することで、転移電界を予測できる。
【００９５】
転写ニップを出て分離する時には、高抵抗シートはいろいろと剥離放電を受け、例えばチリなどの異常画像を発生させる。このような場合でもＶb2、Ｖa2のような位置の電位のデータを取ると、放電による電荷変動が生じていることが分かる。これらはニップ出口より数ｍｍの位置であり、ニップから排出された直後は、除電などによって影響を受ける。これは放電による変動を受けるためである。
【００９６】
また、転写ニップ部通過後の位置に設けられる除電器１１２や、転写チリ防止用にマイナス電荷を転写材表面（画像面）に付与する電荷付与手段１１３などはよく用いられるものであるが、その本来の適切な設置位置などは、従来は不明であった。これはバイアスのリークなどの他に、距離がかなりクリティカルに効くためである。ここではその除電器１１２や電荷付与手段１１３などの影響がＶb3、Ｖa3の位置の電位計測により採取できると考えられる。
最後にシート全体に残る残留電位などの影響は、シートのオモテ−ウラ面間の電位差としてＶa4、Ｖb4の位置の電位計測により採取できる。
【００９７】
以上、この方法では電界は直接測定はできないが、その代用値としての既に容量の判っているものの表面電位を観測することができる。したがって、以上の導電電極を設けた観測用シート１０１をプローブとして二次転写ニップ部を通過させ、転写ニップ部での観測用シートの電極の電位変動を計測することで、転移電界（転移バイアス）データの計測を行なうことができる。
【００９８】
なお、図１０は観測用シートの別の例であり、機知の薄膜コンデンサ１１４をシート材１１５などの表面に、接触面側を同電位にするようにして配置する例を示している。この場合、コンデンサ１１４としては、セラミックコンデンサのようなものを考えることもできる。この観測用シートでは。各コンデンサ１１４の容量を一定にしておくことで、放電量をも計測可能になる。なお、図では線を引き出すまでを描いたが、この後にマルチプレクサなどを介してパーソナルコンピュータに接続することにより、マルチプレクサなどでアナログ−デジタル変換を行なってパーソナルコンピュータのメモリ等に記憶することができる。
【００９９】
本発明に係る計測方法は、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、二次転写部、一次転写部、現像部などで適用することができる。これらはトナーの転移という視点では、同一の理想式（現像方程式といわれる）が適用されている。ここで取得された転移系の電位は、転移の最適化のために有効に使うことができる。
【０１００】
なお、電位計測よりも汎用的な方法として電流計測が挙げられる。これは分配比などを計りやすいが、標準電位（通常、接地（ＧＮＤ）電位）に電荷を実際に逃がしながらの計測となり、当然電位関係が崩れてしまう。電流を流すと、転移系の状態が変わってしまうことになり好ましくない。
また、ニップ通過前と通過後に紙の上のトナーの帯電量の差を測定することで、やはり転写を最適化する試みもあるが、これは大変に手間がかかる上に、分離とか除電の影響を区別できない。
【０１０１】
次に電位計測に用いる観測用シート（プロブシート）上の電極の電位を測定するに当たり、使用する計測器側の問題としては以下のような点が上げられる。
・入力抵抗
紙の抵抗は低湿度（１５％ＲＨ位）でも放置すると、容易に１０１４Ω／□を超えるため、代用品であるプローブシートも予め高抵抗にしておいてある。従って計測器の入力抵抗が低いと、転写ニップ内でバイアスがリークして転写作用を邪魔することになり好ましくない。二次転写の電位を正確に読むためには、１０１５Ω以上の高入力抵抗が必要となる。
・入力帯域
通常の電子写真方式の画像形成装置においては、感光体や中間転写体の線速は３０〜１０００ｍｍ／ｓで、ニップ幅は多くても数１０ｍｍほどのため、二次転写ニップを通過する時間は０．０１〜０．３秒程度になる。分離条件などによっては横縞状の濃度不良も出ることがあり、計測を高速に行なうには数ｋＨｚ以上が必要となる。
・入力耐圧
転写バイアスを引力転写型とした場合、転写バイアスは＋０．８〜４ｋＶ程度となる。これはニップ内では数１００〜＋１０００Ｖ程度になる。また、その後の分離では＋１０ｋＶを超える。一方、斥力転写型とした場合、転写バイアスは中間転写体内部にかかるようになる。この場合、符号は（−）となり、−０．８〜−４ｋＶ程度になる。この場合も−１０ｋＶを超える。従って、入力耐圧は±１０ｋＶ以上が必要となる。
【０１０２】
これらの課題について、一般の電位測定器では下記のような不具合がある。
（１）エレクトロメータ
エレクトロメータは高入力抵抗だが、耐圧上限は１０００Ｖ程度と低い。また、反応速度が遅い。これはエレクトロメータの用途が静的量のＱ・Ｖなどの測定であるため、入力段は低速・高精度に設計されているためと考えられる。このため本発明の測定方法には使用できない。
（２）高圧プローブ
高圧プローブはオシロスコープなどに接続して用いるものであり、高速な信号を読み取ることは容易だが、入力抵抗は１０９Ω程度である。これは高速性を狙って、入力容量×入力抵抗（ＣＲ：時定数）を下げるように設計されたためと考えられる。なお、低価格のマルチメータにつけるものは、抵抗は同様だが、入力容量がさらに増えるため、時定数は長くなるようになっている。これらは、ある程度出力インピーダンスの低い物体を測定するためのものである。このため本発明の測定方法には使用できない。
【０１０３】
そこで、プロブシート上の電極の電位を測定する電位測定器としては、非接触で静電位の計測ができる静電気電位計（非接触式の表面電位計）が候補に上げられる。この表面電位計の種類はいろいろあるが、耐圧と測定の高速性はどれも一長一短である。
一般に表面電位計は非接触で測定を行なうが、電気的には図１１のようにプローブと被測定面内を何らかのインピーダンスＺを介して接続し、電気的には一般の接触型と同様に測定するものである。すなわち定量的な電位測定には、電位計のグランド（ＧＮＤ）を測定対象物の基準電位（測定対象物が高抵抗の誘電体の場合、背面等に設置される金属）に接続する必要がある（図１１のポイントＧ）。表面電位計には、上記インピーダンスが、
１．容量性：振動容量型、セクター型
２．抵抗性：集電型
と大きく分けて２種類がある。
【０１０４】
ここで、振動型で内部に高圧電源を持ち、プローブの振動子近傍にそのリファレンス電極を有して、このリファレンス電極の電位を振動子と等しくする形式の表面電位計（フィードバック型の振動容量型表面電位計）では前述の不良が発生しない。ここで一例として、図１２にＴＲＥＫ社製の振動容量型表面電位計の概略構成を示す。
この振動容量型表面電位計では、プローブ内にセンサ電極Ｓｅがあり、これを被測定面に接近させるとセンサ電極Ｓｅと被測定面間に静電容量Ｃが生じる。この静電容量Ｃはプローブ内の音叉によって変化させられ、これによりセンサ電極Ｓｅには表面電位を交流変調した信号が誘起される。この交流信号をプローブ内プリアンプ及び表面電位計ユニット内増幅器にて増幅し、この増幅された信号を同期検波することにより、出力信号を得ることができる。
【０１０５】
従来、一般の表面電位計は、この信号を出力していたが、この出力信号は上記の静電容量Ｃに依存する。静電容量Ｃはプローブ−被測定面間距離ｄの逆数に比例（Ｃ∝１／ｄ）するので、出力電圧もプローブ−被測定面間距離に依存し、電子写真用感光体ドラム等の表面電位のダイナミック計測には大きな誤差をおよぼす。
これに対して図１２に示す振動容量型表面電位計は、上記の同期検波出力信号を積分型高圧発生器に入力し高電位を発生させ、プローブにフィードバックする。これによってプローブボディの電位は上昇し、やがて被測定面と同電位になる。プローブボディの電位が被測定面と同電位になると、静電容量Ｃは打ち消される。従ってこの振動容量型表面電位計では、このときの内部で発生した電圧を分圧し、インピーダンス整合回路で出力インピーダンスを０．０１Ω以下として出力するため、プローブ−被測定面間の距離によって測定値に大きな誤差が生じることがない。
【０１０６】
以上のような振動容量型表面電位計を使う場合、プローブシートのニップ内電極から線を引き出し、同電位の金属部としておき、これに表面電位計の電位プローブを対向させて電位を測定させることで、非接触かつ容量の少ない測定方法となる。この場合、相手材より電荷を失わず、また、容量分による入力インピーダンスも高くすることができる。入力耐圧も、高圧を帰還させる過程で相手部材と同電位になるため、速すぎる電位上昇などが無ければ、気中絶縁破壊が発生しなくなる。なお、電位上昇に対応する測定器側のスルーレートは内部高圧アンプのみに影響を受ける。これも現実では十分に高速であると判断することができる。
以上のように、振動容量型表面電位計を計測器として使用することにより、十分に正確な電位測定が可能になると考えられる。なお、以下に使用する計測装置の仕様の一例を示す。
【０１０７】
（１）表面電位計
・表面電位計の方式：振動容量型、プローブへのリファレンス帰還型表面電位計
（例えばＴＲＥＫ社製、高速高圧表面電位計model341）
・測定限界：±２０ｋＶ
・スルーレート：２００μＳ（１ｋＶ時１０〜９０％）、計算上±１０ｋＶ、振幅４ｍＳ
・プローブ対向距離：通常３ｍｍ、φ１０以上の円錐部内の電位を判定。
【０１０８】
（２）プローブシート
続いてプローブシートとそれを用いた計測システムであるが、ここでは、まず計測システムを図１３に提示する。図１３はプローブシートを用いた計測システムの概要を示しており、図１４はプローブシートの一例を示す拡大図である。図１４に示すように、プローブシート１０１は、シート基材１０１Ａ、電極１０２，１０３、ケーブル１０６、被覆材１０４に分けられる。
【０１０９】
（２−１）シート基材１０１Ａ
白色ＰＥＴシート（厚さｔ０．１ｍｍ）。
このシート基材１０１ＡはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）で絶縁材であり、白色となっている。このような素材は市場性があり、画像出力紙としても使用可能である。
なお、特に白色でなくても良く、透明ＰＥＴを使う場合、ウラからの転移撮影も可能である。
ここで、ＰＥＴシートの抵抗は重要となる。通常の紙は低湿で表面抵抗が１０１５Ω／□と高抵抗になる。従って通常の紙と同程度の表面抵抗とする必要がある。
【０１１０】
（２−２）主電極１０２，１０３
導電性フィルム（日本ジッパーチュービング社製、両面タイプ、ＤＦ ７０７ ＣＦＲ、厚さ８０μｍ）。
この導電フィルムは、ほぐれやクラックなどが無く、主にＥＭＩ関係で使われるものである。銅箔テープやアルミ蒸着テープなどではクラックが発生してしまうことがあるので、これへの対処となる。また、導電性フィルムは柔らかくしなやかであり、ニップ部に通すのに適している。
【０１１１】
（２−３）ケーブル１０６
ポリウレタン高圧ケーブル。
細くしなやかな高圧ケーブルが望まれる。ポリエチレンケーブルなどでは硬いために不向きとなる。耐圧はＤＣ１０ｋＶ以上が必要である。なお、ここでは、ケーブルの引き回し方向をシートの搬送方向の下流側とした。これは搬送不良などの面倒が少ないためである。
同ケーブルと導電性フィルムの接続については、ハンダは融解時の流動性のよさにより、ケーブル下にもぐりこんでくれるために使いやすい。しかし、導電性フィルムのベース基材は熱に弱く、ハンダ付不可となった。そこで、ここでは導電性液体接着材などや、特別に補助電極（銅箔テープ等）１０５を置くことで導通させた。
【０１１２】
（２−４）被覆材１０４
被覆材１０４には、電極を被覆する絶縁材やフッ素樹脂系のテープなどを用いる。
【０１１３】
以上のような構成部材で作成したプローブシート１０１の特性は下記となる。
・電極幅：２８７×３ｍｍ  ×１点  ×２面（オモテ面・ウラ面）
・厚み方向抵抗（Ｒ）：１０１５ＭΩ以上／１０００Ｖ印加（ＨＰ超絶縁抵抗計で測定）
・表面抵抗（ρｓ）：１０１５Ω／□以上／１０００Ｖ印加
（ダイヤインスツルメント社製ハイレスタＵＰ  ＵＲ−１００プローブで測定）
・Ｃ（静電容量）：１１０〜１２１ｐＦ／５Ｖ印加（ＬＣＲメータ、５０〜１ｋＨｚ）
【０１１４】
（３）対向電極
この対向電極１０９となる金属板は、表面電位計１１０のプローブ１１１と対向して配置される。対向距離や面積は本計測系において、応答性に影響する。ここでは、１０ｍｍ以上の対向幅とした。また、間隔は３ｍｍとした。
【０１１５】
（４）データ処理部（データレコーダ及びパーソナルコンピュータ）１２０
表面電位計からは１／１０００の電位出力がモニタ信号として出力されている。それをデータ処理部１２０のデータレコーダは、転写・除電のタイミング信号を元に、１０ｋＨｚ以上の周波数でサンプリングし記録する。そのサンプリングしたデータはパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略す）にて統計処理をする。
【０１１６】
なお、以上のプローブシート及び計測システムの構成において、電極のレイアウトなどは必要により変えても良い。図１５にプローブシート上の電極の別の例を示す。
図１５（ａ）は、シート基体１０１Ａの一面の幅方向全面が電極１０２というプローブシートを示す。この構成ではニップ内や分離挙動などについては確かめられないため、二次転写では使用できないが、一次転写や現像部の評価の時には有用である。
図１５（ｂ），（ｃ）には、抵抗ムラなどの品質バラツキなどをより細かく評価するために、シート基体１０１Ａの長尺方向（幅方向）または搬送方向に３分割してある電極１０２を示す。これにより、中央・奥側・手前側などの転写の様子を比較できる。例えば、転写ローラの抵抗ムラや搬送路の僅かな曲率なども、電界の差として確認できる。
【０１１７】
本発明では図１３に示すように、以上のような構成のプローブシート１０１から出ている電極を高圧ケーブル１０６を介して対向電極（対向金属板）１０９に接続し、これを表面電位計１１０のプローブ１１１で非接触で読み取るため、転写系への計測器への干渉はほとんど無くなり、そのままの転写内電界を保持したまま、二次転写内部の諸特性を読み取ることができる。
【０１１８】
次にシートが実際に受ける電界・放電などについて、下記にまとめて示す。
これらは、前述のようなニップ通過前と通過後にシート上のトナー帯電量差を測定することと異なり、リアルタイムで多くの情報は並列的に計測可能になる。以上の計測装置でリアルタイムに転写ニップ内及びニップ通過後の電位変動を計測した結果を図１６に示す。図１６（ａ）は転写ニップ部を通過するシートの経路を示しており、（ｂ）はそのシートの通過領域に対応した電位の計測値を示している。図１６に示すようにレイアウト上の領域（ニップ内、ニップ直後、収束後・・）によって異なる電位パターンが計測される。
【０１１９】
図１６に示す電位を各領域により説明すると、先に図９を参照して説明したように、転写ニップ内では、シートのウラ面側に転写ローラ２２Ａによりプラスの転写バイアスが印加され、中間転写ベルト側の対向ローラ１６は接地（ＧＮＤ）されているため、シートのオモテ面の電位Ｖa1とウラ面の電位Ｖb1とでは電位が異なり、電位差が生じるが、電位は安定している。これは転写電流による充電状態を示している。
ここで、ニップ内でのシートのオモテ面電位Ｖa1は以外に低い値であるが、これが本当の意味での転写電界を表している。転写バイアスはこの電位差に相関する。
【０１２０】
ニップ直後（シートの分離位置）では、剥離放電が生じるために、電位が大きく変動する。このうちプラス側のピーク電位は剥離時の放電状況を示しており、その後の電位低下は除電器１１２などの影響が絡んでいる。また、近接の影響も確認できる。剥離の状態や除電器１１２の影響なども観測でき、除電バイアスにより、この変動値が変わる。また、ニップ通過後、図９に示すような、転写チリを低減するための電荷付与手段１１３（負帯電トナーに対してマイナスの電荷を付与する）による影響（マイナス側に変動）も観測できる。
【０１２１】
ニップ通過終了・変動完了後は、電位変動が収束する。この時の電位は、付近に帯電物体が無く、周囲物体より十分にギャップが確保できている場合、シートの残留電位状態を示している。また、シートのオモテ面とウラ面で異なる電位が計測されると、その電位差は残留電荷バランスと相関する。以上、各領域に対応する電位のパターンが観測できる。
【０１２２】
さて、その示唆するところについては、ニップ内のデータは転写電界自体を示唆している。また、分離後のデータは、シートの剥離時の電荷移動と、ＡＣ除電による電荷消失、電荷付与手段による電位変動を示唆している。最後にニップ通過終了後・変動完了後のデータについては、紙の残留電荷状態を示唆している。
これらのデータは重要である。転写性・除電性を最適にするために、定量化指標として使える可能性がある。実際に、以下に示すように、同データを記録し、各領域で分別・統計処理を行った結果、転写・除電バイアス調整の指標として使用することができる。また、規格化も可能である可能性が高い。
【０１２３】
なお、注目点としては、分離時の電位変動である。同変動は本来の転写に与えるバイアスよりも大きい電位となる。これは分離直後でプローブシートがフロートになるために、電位が急激に上昇すると考えられる。また、ＡＣ除電などの大きな交番放電電流が流れることによっても、スルーレートの応答性が損なわれたためと考えられる。これは計測器の性能であるが、ひどい時はプローブが故障することになる。
この状態は対向部材の対向面積の調整や対向距離・角度を正規よりも少し傾けるなどの操作により、追随性をさらに下げることにより振幅を下げて回避可能である。
【０１２４】
次に二次転写バイアスの計測装置について、より詳しく説明する。
まず、プローブシート１０１の電極が非常に重要であるが、再現性などを改良する工夫について提示する。プローブシート１０１に設ける電極の一例としては、図１３、図１４に示すように、電極１０２，１０３として、厚さが８０μｍの導電性フィルムを、厚さが１００μｍの白色ＰＥＴからなる基材１０１Ａ上に貼付けて作成した。
【０１２５】
ここで、実験試作が容易になるように電極をアルミ蒸着マイラなどのエッチングなどにより形成することを考える。この場合、被覆材１０４の絶縁部が上に来る場合が発生するが、これは放電ギャップを設けることになり好ましくない。例えば５０〜１５０μｍ厚のフッ素樹脂系テープで、図１７に示すように電極１０２の両端部を被覆した場合、絶縁被覆材１０４の厚みにより図１８に示すようにギャップを構成するようになると、この部分ではギャップ内放電が観測されるようになる。すなわち図１８に示すように、絶縁被覆材１０４によりシート上の電極１２と中間転写ベルト１０との間に隙間（ギャップ）が生じる場合には、パルス状放電ノイズなどが生じる。このため正確な電位計測ができなくなる。しかし、図１４のように電極１０２，１０３及び被覆材１０４を形成した場合には、ギャップ内放電は生じなかった。従って、シート基材１０１Ａ上に電極１０２を作成する場合、シート面に対して電極を凸とする必要がある。また、このように電極を形成する方法としては、導電性フィルム等からなる電極１０２をシート基材１０１Ａに貼り付ける方法が最も簡単である。
【０１２６】
また、図１６に示すように転写ニップ内ではシートのオモテ面とウラ面には電位差が生じるが、この電位差を検知するには、やはりオモテ面の電極１０２とウラ面の電極１０３の２点が必要である。この電位差はプローブシート１０１の容量Ｃと、転写により与えられた電荷Ｑにより、Ｖ＝Ｑ／Ｃで発生する。この値Ｖを適切に設定するバイアスが判れば、転写電界の一定化は容易である。
【０１２７】
また、プローブシート１０１の電極１０２，１０３に剛性が基材（ＰＥＴ）１０１Ａに比べて高い素材を使うと、ニップ部通過後の分離が早くなったりして、異常データが増える。これは電極が厚くても同様であり、必要なのはプローブシート１０１の剛性と電極１０２，１０３の剛性がマッチしていることである。そこで、電極がシートの特性値に干渉しないように、ここではクラーク剛度などの規定を行なう。具体的には、電極を設置するシート基材１０１Ａの厚みは０．０１〜０．３ｍｍであり、クラーク剛度が１０〜１５０程度である。ここで上げる値はそれぞれ紙における一般的なクラーク剛度である。
【０１２８】
プローブシート１０１の電極の材料として、導電性フィルムよりも入手しやすい銅箔テープは次のような不具合があり、また、電極素材として検討したアルミ蒸着マイラや導電ゴム材などはどれも不具合があった。銅箔テープは初期には十分なしなやかさを有するが、クラックが予兆なく発生し、データ計測不良となる例が見受けられた。これは銅箔テープの厚みがあまりに薄く、また転写ニップ通過により硬い金属ローラ間（例：レジストローラ間）で傷を受けて断線していくと考えられる。よって、ここでは特別に導電性フィルムという素材を用いることにした。
【０１２９】
ここで、導電性フィルムの仕様を上げると、
両面導通タイプ：
銅ペーストタイプ  ２０μｍ、全厚３５μｍ
アクリル系粘着材  
表面抵抗  ０．０９Ω／□以下
上下間抵抗  ０．１Ω以下
となる。特に特徴とするのは、導電布テープより発塵・ホツレが無く、銅箔テープよりも柔軟性と耐屈曲性に富みクラックしない点である。
【０１３０】
続いて、計測装置の詳細を提示する。
一般に、放電が起きている時は、空気の絶縁破壊により電荷が移動する。この電荷量は微量だが、フロートとなっている電極では容量が非常に少ないため、高い電位変動を生じる。実機でもこれは同じである。今回の測定の結果、特に分離直後に電極自体の剥離が大きいことが判った。これは転写で電界を印加されているためと考えられる。さらに、ＡＣ除電装置からの放電を受けた時も電位の変動はより大きい。これらの測定には、高いサンプリング周波数、例えば１０ｋＨｚ以上〜数１０ＭＨｚの振幅が必要となる。
【０１３１】
一方で、転写ニップ内の電位は、転写系の電気回路から来るものであり、電流も放電に比べると多く、低電位である。よってニップ内では数１０ｍＳ以上のサンプリングタイムとしても十分な電位計測が行なえる。
【０１３２】
以上、領域により対象体の電位安定性が代わるのは当然であるが、ここではこれらの電位を測定するのに効率を考える。より具体的には、ニップ内とニップ直後の各計測ゾーンでサンプリング周波数を変えて、ニップ内では低速サンプリングを、ニップ直後からは高速サンプリングをすることで記録データなどの効率化が行なえる。
【０１３３】
次に、再び図１６に示した転写ニップ通過後の電位変動について考察する。
転写ニップから分離時の電極電位の変動は、以下のようになる。
１．所持電荷と周囲への被転写体の保持電荷が剥離時に静電容量の急激な減少に応じて、電位が上がる（主現象）。
２．ギャップを持つ２物体間の電位が放電開始電圧より高くなると、パッシェン則により気中絶縁破壊が発生して、電荷が移動する。
３．同電荷はさらに保持電荷を変えるため、同電位を変動させる。
すなわち分離時の電位変動は、上記の１〜３などが発生し、電位計の追随性能が限界を超えると発生すると考えられる。この場合、ＡＣ除電を加えると、追随遅れだけでなく、帰還位相が逆転して正帰還までかかる状態に陥っていると考えられる。これは発振間近な状態であって、この時の電位値は参考値にせざるを得ない。
【０１３４】
本来、このノイズ高が放電電荷移動を示すものである。同ノイズの最高値を検出できるのが望ましいが、現状の測定手段では困難となる。従って、ここでは便宜上、電位安定部から最初の電位上昇部分だけ観測し、この範囲での最大変動幅を特性因子として残すようにした。
【０１３５】
ここで図１９に二次転写ニップ部の出口側で発生していると思われる転写チリ（異常画像）の一例を示す。このチリは、転写紙が高抵抗時（低温・低湿度環境や両面時）に発生するが、暈（カサ）状に離れて飛散する。軽度では後端下流側に発生する。重度では全方向または側面に発生する。ところが、このチリランクと、分離時の電位上昇とは相関があり、ぞれぞれ図２０、図２１のようになっている。これらは、画像面や背面からの除電などの評価の結果であるが、分離などの影響が高いということの証拠でもある。
【０１３６】
ここで、図２０は、オモテ面の出口ピーク電位（Ｖex_fnt）とベタチリランクの関係を示している。このピーク電位（Ｖex_fnt）はレイアウト上、シートのオモテ面の分離と同じタイミングで生じる。このピークは、中間転写ベルトとの静電容量が小さくなるための電位上昇から発生していると考えられる。これは、ニップ排出時にウラ面のＡＣ除電を与えた時の実験データによる。また、図２０では、オモテ面ピーク電位が（＋）に高い方がベタチリが改善されている。なお、ニップ排出後のシートのオモテ面側の電位が高いということは、ウラ面にまだ（＋）電荷が残っていて、ＡＣによる除電がまだ終わらない状態であることを示している。
【０１３７】
図２１はシートのウラ面分離電位（オフセット＝収束後電位）とベタチリランクの関係を示している。また、この図では、計測時に二次転写出口側にて、シートのオモテ面側に電荷付与手段で遠距離よりイオン風をあてている。また、転写バイアスを振って、シート上電位とチリに関する相関関係を測定した。なお、この実験では、ウラ面のＡＣ除電はオフとした。
【０１３８】
ここで上記の特性値”ウラ面分離電位（オフセット＝収束後電位）＝裏面電位ピーク”とは、「ウラ面側の端子で計測される値に関して、紙分離の時の急激な電位上昇の頂点値Ａから、紙が下流側で安定した時の値Ｂとなった時の電位降下量（Ｖ）」を示している。本来の裏面電位ピークはＢの値である。なお、図２１の裏面電位ピークが（−）の数値なのは、解析上の都合による。
【０１３９】
図２１のグラフより下記のことが説明できる。
・紙の分離時、（＋）側電位上昇が少ない方が改善される。
・紙の収束後、（＋）側電位が高い方が改善される。
その意味は、
・本イオン付与により、ウラ面（＋）電荷状態は一定でも、オモテ面側の（−）電荷の入出があり、分離後の紙電位などで影響が出ている。本来は付与イオン量は少ないが、イオン付与先の系では内部抵抗がどれも高いために、微小イオン流の付与でも大きな電位変化が生じる。
・（−）イオンの付与が多いほどベタチリが良い傾向にある。これはベタチリがベタ周囲の（−）電位が低いために生じていることを示す。従って、周囲に（−）イオンを印加して、ポテンシャル障壁を作る事で、紙上でのベタチリを削減できる。
・ただし、イオン付与が多すぎて、収束後のウラ面電位が（−）側になるほどになると、逆にベタチリは悪化する。よって本来の転写バイアスによる帯電とのバランスが必要となる。
これは、転写電界による残留電荷、ＡＣ除電の効き具合、オモテ面への中間転写体の（−）イオンの付与などから規定されると予測することができる。
【０１４０】
補足すると、本来なら紙はベルト分離前には裏面に（＋）電荷が載せられている。これによりオモテ面側にも（−）電荷が引っ張られるはずである。しかし高抵抗紙では、この（−）印加が不足すると考えられる。このため、オモテ面側より（−）電荷を追加してやるのが良い。
これらより、ベタチリの改善には、オモテ面側への（−）イオンの適切な付与が対策となりうる。
従って、ベタチリなどの異常画像の改善には、図９に示したように、転写ニップ通過後の転写紙のオモテ面側に（−）電荷を付与する電荷付与手段１１３を設けるとよい。
【０１４１】
以上、計測系の限界から、電位変動の最初の部分だけに注目した結果、同電位上昇を特性値としての使用が可能とわかった。これにより、同特性値は転写チリなどの異常画像と関連があり、同方法による定量化などが可能になる。
【０１４２】
次にプローブシートの電極の有り方を考える。
同一タイミングでのニップ進入・分離動作が無いと、今回の問題は不良となる。本発明の計測装置においては、プローブシート１０１の電極は基体の搬送方向と直角となるようにしており、ここではＴ字型やΓ字型となっている。これは作りやすさの他に、ニップ進入・排出のタイミングの安定化のためである。同タイミングで横面全面が計測できれば最もノイズに対して有益である。これはニップ内・外とで大きな条件変化が有ることを考慮した上で提案したものである。
【０１４３】
次にプローブシートの基体材質の抵抗を考える。
ＰＥＴシートによる測定は、高抵抗紙の通紙を真似ることはできるが、中抵抗紙を真似ることはできない。最も通紙量の多い通常の普通紙は、計測プローブシートの基体とした時、実験室環境の影響（湿度等）を受けて抵抗が大きく振れる、また、繊維の隙間からリークが発生して、これが安定な測定を妨げる、などの問題がある。
【０１４４】
そこで、ここでは表面抵抗が１０７〜 １０１５Ω／□となるような中抵抗の高分子樹脂シートをプローブシートの基材に使用した。特に材質としては、例えば中間転写ベルト１０などに使われるポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）なども使用可能であり、安定な測定が可能になる。
【０１４５】
次にプローブシートの下流側の這い回しケーブルについて検討する。
電極付きのプローブシートは、通常、ケーブル方向に搬送されると仮定する。下流側に伸びる長い線は本来ＤＣ成分はもちろん、ＡＣ成分に対しても絶縁されてなくてはならない。しかし、この縦線部にはテフロン（登録商標）線などの高絶縁材が使われ、ＤＣ絶縁性は一応は満足できる。
【０１４６】
ただし、ＡＣ間を通過する際に高絶縁材の静電容量を介して、電荷が混入することがある。これにより、測定時のＳＮ比（信号・ノイズ比）が下がる可能性がある。なお、この対策としては、本来の計測電極は横に十分に大きくし、かつ長い方はなるべく細い線にしてＳＮ比を稼ぐことである。これにより、ＳＮ比は一応は確保できる。
実際には、正規電極２８７ｍｍに対して、上下線はｍｍ単位以下の断面となるので、ＳＮ比が改善できる。なお、導電性フィルムの場合でも３ｍｍ×８０μｍの断面積程度であるため、これもケーブルから拾うノイズは正電極の数１０００分の１となり、ＳＮ比も確保できる。
【０１４７】
次に計測器の振幅限界を超える信号振幅を入力段で削減することを狙い、これにより計測ＳＮ比を上げる方法を述べる。
これは、電極を複数置く場合において、各電極の出力にコンデンサなどの容量分を要れることである。この場合、図２２（ａ），（ｂ）に示すように、数１００ｐＦ〜０．００１μＦの高圧用（１０ｋＶ以上）のコンデンサーＣを置くとよい。
また、同様の考えにより、これらの電極が一平面上にある場合は、電極間隔を小さく取って、静電容量を高める。
このような電極は各電位変動が抑制されるため、今回の改善により電位が適度に鈍ることになる。
【０１４８】
次にプローブシートの基体からのケーブルの取り出し方向について検討する。
既に述べてきたプローブシート１０１の下流側にケーブル１０６を引き回す方式では、ケーブルが高圧ニップ間を通る時にノイズがある程度は発生する。この点、図２３に示すような、プローブシート１０１の横方向にケーブル１０６を出す方式は非常にハンドリングが面倒となるが、精度を要求するときには採用を検討せざるをえない。
ただし、実際の機械では側板などがこの配線回しの障害となる。また、邪魔されないようにケーブルを何重かにループを巻くやり方では、高速のノイズをコイルとして拾うことになり、あまり好ましくない。
従って、ここでは図１３，１４等に示したように、プローブシート１０１の搬送方向下流側にケーブル１０６を延ばす方式を採用する方が良いとする。また、この場合は、ハンドリングの問題も少なくデータを取得できやすい。
【０１４９】
次に本発明に係る転移バイアスの評価方法と、その評価方法による転写条件の設定方法について述べる。
前述の図１９，２０，２１を用いた評価方法による転写条件の設定例を以下に上げる。従来の転写条件の設定、または異常画像の対策は、画像形成装置による画像出力が可能になってから行なうものだが、多くの周辺ユニットの完成を待たねばならない。さらに特殊環境・特殊紙などは手間がかかる。例えば、前記に取り上げた異常画像は転写チリだが、これは低湿時に、高抵抗紙などで発生する。
【０１５０】
ここで、特性値は、図２０にある紙分離時における電位上昇であり、これが＋４ｋＶ以上となる場合はチリは改善される。また一方で、紙の画像面側に（−）のイオンなどを当てる場合、同様の分離時の電位上昇を観測できる。この結果は図２１に示すようになり、やはり分離時の電位変化が多いほど改善されるという結果が見えており、これは低湿環境下でも同様となる。今回の方法により、簡単な治具により不具合のないバイアス設定が可能となる。同様に、通常の室温環境でも低温・低湿時の不良などを改善できることになる。
【０１５１】
以上、本発明に係る計測装置においては、プローブシートの転写ニップ出口での電位の計測値において、ピークを＋１ｋＶ以上にさせる最適な転写条件を設定することにより、転写チリを無くす方向となる。また、＋４ｋＶ以上では、かなりの最適化がなされる。なお、この値は異常画像：転写チリの改善に関してであり、それ以外には無関係である。ただし、体系的大テストを経ることなく、その効果を確認できる。このような時、環境や紙種も多く評価する必要もなくなり、開発に対する効率や信頼性が増す。
【０１５２】
次に本発明に係る評価方法では、転写条件の設定も容易である。ここでは、同様の試験装置により、オモテ面側の電位を０〜３００Ｖという低い値で転写している。これも同様に画像出し前にて計測するだけで設定が可能になる。これはどのような種類の紙でも、どのような環境下でも画像出力なしで検討することができる。
従来、転写バイアスの設定は、転写ローラ軸における電位や電流等を念頭にして行なわれてきたが、転写紙のオモテ面とベルト間の転写電位はそれほど高くなく、実は現像ローラ電位と同程度である。
【０１５３】
次に除電電圧についても確認する。図２４は転写ニップ通過直後にシートの除電を行なう場合の除電ＡＣ電圧の振幅と、シート材のオモテ面とウラ面の電位差の関係を示す図であり、ａは転写ニップからの排出直後、ｂは電位収束後の値を示している。図２４では除電ＡＣ電圧を上げることにより、収束電位が変わることを示している。ここで、紙の分離点直後の電位上昇が８ｋＶpp以上では大きく変化している。これは除電電流の転写内への回り込みが始まったと考えられる。このように、除電電流などを紙種・画像を変えることなく設定することにより、除電設計を容易に行なうことができる。
【０１５４】
なお、前述の分離時の電位上昇特性は、非常に計測器にとりシビアな特性を必要とする。そのような特性の計測器は、元々小型化・低コスト化や、機械組込時にも無理が発生する。そこで、ここでは、この分離特性値の測定能力を故意に低減させる手もある。これは、前述の正帰還による計測の発振状態を無くすための対策である。
【０１５５】
ここでは、ニップ排出後、一定の応答不能時間を持たせた後に、再度測定するようにする。具体的には、計測器（表面電位計）の分離直後から一定時間のプローブの振動子と帰還をストップする。これにより、正確な値は観測できなくなるが、振動子にはまだ電位振動による誘電電流が励起されるため、それ自体で電位をある程度は測定できる。そして、この値を元に設定は可能である。これは特にＡＣ除電器などがニップ部に近い位置に配置されている場合に必要な手である。
すなわち、ＡＣ除電器などがニップ部に近い位置に配置されている場合、電位を計測するとＡＣ電圧により大きく変動する。この電位変動の原因は、（１）転写紙の分離、（２）除電によるＡＣ放電、（３）電位計の自らのその誘導電位となる。ここでは（３）の誘導電位の落ち着くまでの期間を不応答期間とする。これは電位計の変動→安定までの期間であり、各計測器メーカ・型番により変わるものである。なお、除電がＤＣバイアスのみで駆動される低コスト機では、この不応答期間は少なくても済む。
【０１５６】
さらに同様に、同不応答時間は計測器の帰還量によっても大きく異なる。ここでは非常に高い電圧変動が生じたときに、一旦、強力な負帰還量をつなげ、それ以外は外しておくような、プロテクトを考えるものである。
具体的には、電位変化応答について、波形安定化の時間を、非接触電位計のスループットゲイン、もしくは計測器の非接触ギャップのギャップ量を調節することで、応答時間などを調節する。この計測系自体の過渡応答を抑えることにより、より安定した測定を狙うことができる。また、計測器の応答性を制御する場合と異なり、ここではギャップ量を調節することによる効果を狙うことができる。
【０１５７】
次に本発明に係る画像形成装置においては、以上に説明した計測方法及び装置を用いた転移バイアス設定方法により転移バイアスの設定を行なうので、現像バイアス、一次転写バイアス、二次転写バイアス等の設定を良好に行なうことができる。
また、前記計測方法または計測装置は、図１〜５に示したような複数の感光体と中間転写体を備えたタンデム型の画像形成装置に好適に利用でき、特に二次転写部での電位計測に最適である。また、この場合には、計測の自動化も可能である。
【０１５８】
ここで、図２５は画像形成装置の二次転写ニップ部でのバイアス計測を自動的に行なう計測システムを、画像形成装置内に組み込んだ例を示すものである。
図２５に示す画像形成装置では、給紙部とは別に観測用シート（プローブシート）１０１を収納する収納部１３０を有し、該収納部１３０内のプローブシート１０１を、搬送ローラ１３１を介して二次転写部に搬送し、転写ニップ部を通過させながらプローブシート１０１の電位を表面電位計（図示せず）で計測できるようになっている。また、表面電位計の出力を制御部のマイクロコンピュータに入力して、メモリに記憶されている基準データと比較し、最適な転写バイアスを評価できるように設定しておけば、転写バイアスの自動設定も可能となる。なお、プローブシート１０１の電極部が転写ニップを通過した後に転写ローラ２２Ａが停止し、計測後に転写ローラ２２Ａが逆転するようにしておけば、計測後のプローブシート１０１を収納部に１３０に戻すことができ、転写バイアスの自動計測、評価、設定システムを構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
以上説明したように、本発明に係る転移バイアス計測方法及び計測装置、転移バイアス評価方法、転移バイアス設定方法は、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置における現像バイアス、一時転写バイアス、二次転写バイアス等の計測、評価及び設定に好適に利用することができるので、常に最適なバイアス設定が可能となり、長期間に渡って画像品質を保証することができる。また、画像形成装置の開発や設計時の無駄な試験や実験を減らすことができ、メンテンナンス時の作業性の向上も図ることができる。また、タンデム型のカラー画像形成装置のような大型の機種では、装置内部に計測装置を組み込んで利用することができるので、転写バイアス等の自動計測、評価、設定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、タンデム型で間接転写方式のカラー複写機の概略構成図である。
【図２】図１に示すカラー複写機のタンデム型画像形成装置部分を拡大して示す概略構成図である。
【図３】図２に示すタンデム型画像形成装置の一部を拡大して示す概略要部構成図である。
【図４】図１に示す複写機のトナーリサイクル装置の概略構成を示す説明図である。
【図５】図１に示す複写機の感光体クリーニング装置の回収スクリュの一端部分の拡大図である。
【図６】本発明に係る計測方法の説明図である。
【図７】ポッケルスセンサを用いた計測装置の一例を示す図である。
【図８】ポッケルス素子の動作の説明図である。
【図９】本発明に係る観測用シートを用いて計測を行なう場合の二次転写部の一例を模式的に示す図である。
【図１０】観測用シートの別の構成例を示す図である。
【図１１】表面電位計による計測方法の説明図である。
【図１２】振動容量型表面電位計の構成例を示す図である。
【図１３】本発明の一実施例を示す図であって、プローブシートと表面電位計を用いて二次転写部のバイアス計測を行なう計測装置の概略構成図である。
【図１４】プローブシートの一例を示す図である。
【図１５】プローブシート上の電極のレイアウトの例を示す図である。
【図１６】図１３に示す計測装置でリアルタイムに転写ニップ内及びニップ通過後の電位変動を計測した結果を示す図であって、（ａ）は転写ニップ部を通過するシートの経路を示す図、（ｂ）はそのシートの通過領域に対応した電位の計測値を示ス図である。
【図１７】プローブシートの失敗例を示す図である。
【図１８】図１４に示すプローブシートを用いた場合の転写ニップ部におけるギャップ放電を示す図である。
【図１９】二次転写ニップ部の出口側で発生する転写チリ（異常画像）の一例を示す図である。
【図２０】シートのオモテ面の出口ピーク電位（Ｖex_fnt）とベタチリランクの関係を示す図である。
【図２１】シートのウラ面分離電位（オフセット＝収束後電位）とベタチリランクの関係を示す図である。
【図２２】プローブシートの電極間にコンデンサを接続した例を示す図である。
【図２３】プローブシートの横方向にケーブルを引出した例を示す図である。
【図２４】転写ニップ通過直後にシートの除電を行なう場合の除電ＡＣ電圧の振幅と、シート材のオモテ面とウラ面の電位差の関係を示す図である。
【図２５】画像形成装置の二次転写ニップ部でのバイアス計測を自動的に行なう計測システムを、画像形成装置内に組み込んだ例を示す図である。
【符号の説明】
【０１６１】
１０：中間転写ベルト（中間転写体）
１６：対向ローラ（2次転写対向部材）
１７：中間転写ベルトクリーニング装置
１８（１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｂ）：画像形成ユニット
２０：タンデム型画像形成装置
２２：２次転写装置
２２Ａ：２次転写ローラ
２５：定着装置
４０（４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂ）：感光体ドラム（像担持体）
４９：レジストローラ
６０（６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｂ）：帯電装置
６１（６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｂ）：現像装置
６２（６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｂ）：１次転写装置
６３（６３Ｙ，６３Ｍ，６３Ｃ，６３Ｂ）：感光体クリーニング装置
６４（６４Ｙ，６４Ｍ，６４Ｃ，６４Ｂ）：除電装置
６５：現像スリーブ
１００：複写機本体
１０１：観測用シート（プローブシート）
１０１Ａ：シート基材（基体）
１０２：オモテ面電極
１０３：ウラ面電極
１０４：被覆材
１０５：補助電極（接続補助）
１０６：高圧線（ケーブル）
１０９：対向電極（金属板）
１１０：表面電位計（電位測定器）
１１１：電位計プローブ
１１２：除電器
１１３：電荷付与手段
１２０：データ処理部（データレコーダ及びパーソナルコンピュータ）
１３０：プローブシート収納部
１３０；搬送ローラ
２００：給紙テーブル
３００：スキャナ
４００：原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
【図１】
2006017953.tif 000003
【図２】
2006017953.tif 000004
【図３】
2006017953.tif 000005
【図４】
2006017953.tif 000006
【図５】
2006017953.tif 000007
【図６】
2006017953.tif 000008
【図７】
2006017953.tif 000009
【図８】
2006017953.tif 000010
【図９】
2006017953.tif 000011
【図１０】
2006017953.tif 000012
【図１１】
2006017953.tif 000013
【図１２】
2006017953.tif 000014
【図１３】
2006017953.tif 000015
【図１４】
2006017953.tif 000016
【図１５】
2006017953.tif 000017
【図１６】
2006017953.tif 000018
【図１７】
2006017953.tif 000019
【図１８】
2006017953.tif 000020
【図１９】
2006017953.tif 000021
【図２０】
2006017953.tif 000022
【図２１】
2006017953.tif 000023
【図２２】
2006017953.tif 000024
【図２３】
2006017953.tif 000025
【図２４】
2006017953.tif 000026
【図２５】
2006017953.tif 000027